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JP2003289195A - 冷却装置 - Google Patents

冷却装置

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Publication number
JP2003289195A
JP2003289195A JP2002092435A JP2002092435A JP2003289195A JP 2003289195 A JP2003289195 A JP 2003289195A JP 2002092435 A JP2002092435 A JP 2002092435A JP 2002092435 A JP2002092435 A JP 2002092435A JP 2003289195 A JP2003289195 A JP 2003289195A
Authority
JP
Japan
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refrigerant
cooling device
temperature
cooling
natural
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002092435A
Other languages
English (en)
Inventor
Susumu Kameyama
晋 亀山
Yutaka Seshimo
裕 瀬下
Yasufumi Hatamura
康文 畑村
Masaoki Ino
正興 井野
Hiroyuki Kobayakawa
浩之 小早川
Toshihiko Enomoto
寿彦 榎本
Makoto Saito
信 齊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2002092435A priority Critical patent/JP2003289195A/ja
Priority to US10/478,215 priority patent/US6997006B2/en
Priority to EP10156664A priority patent/EP2203038A3/en
Priority to KR1020037014168A priority patent/KR100546150B1/ko
Priority to EP03710461.9A priority patent/EP1489894B1/en
Priority to CNA038003139A priority patent/CN1511436A/zh
Priority to PCT/JP2003/003516 priority patent/WO2003084300A1/ja
Publication of JP2003289195A publication Critical patent/JP2003289195A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20536—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for racks or cabinets of standardised dimensions, e.g. electronic racks for aircraft or telecommunication equipment
    • H05K7/20609—Air circulating in closed loop within cabinets wherein heat is removed through air-to-liquid heat-exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/02—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing
    • F24F1/022—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing comprising a compressor cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
    • F25D19/02—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors plug-in type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2700/00—Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/12—Sensors measuring the inside temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2700/00—Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/14—Sensors measuring the temperature outside the refrigerator or freezer

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省スペース化が図れるとともに、設置すべき
機器点数の削減や、機器設置位置の検討に要する時間の
削減を図ることができ、設置工事不具合による冷却不良
の防止および冷却運転に関わる省エネルギーの実現が図
れる冷却装置を得る。 【解決手段】 一つの筐体内に納められた複数の熱交換
方式により構成された熱交換手段を備え、該熱交換手段
が、冷媒強制循環方式、冷媒自然循環方式、換気方式で
構成され、温度検知手段により最適な冷却方式を切り換
えて発熱部品を含む機器を収納した収納箱の筐体内を冷
却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷却装置に関
し、特に、基板などの顕熱発熱体を内蔵した発熱機器を
収納した収納箱筐体内の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】冷却対象の収納箱は、一般には密閉され
た筐体内に発熱機器が収納されている。但し、筐体は人
が入れない程に狭いスペースのものもあり、内部の機器
が発熱部品を有しているために適度に冷却されるように
なっている。
【０００３】このような筐体内を冷却する冷却装置とし
ては、特開２０００−０４１５０３号公報に記載された
ようなものがある。この冷却装置を図９に示す。図９に
おいて、収納箱５２の筐体冷却システム５１は、自然循
環冷媒回路６５で閉じた補助冷却装置室内機５９、補助
冷却装置室外機６０と圧縮機７４により冷媒を強制循環
させる強制循環冷媒回路６６で閉じた主冷却装置室内機
６１、主冷却装置室外機６２とによって、密閉空間を形
成する収納箱５２の筐体５３内を冷却するように構成さ
れている。筐体５３内には発熱部品を含む発熱機器５４
が収納されている。
【０００４】一般の発熱機器５４では、発熱部品５５を
内蔵する機器ケース５６内にファン（図示省略）が配設
されていて、ケース側面またはケース底面の空気取り入
れ口５７からケース内へ空気を取り込み、ケース上部の
排気口５８から熱気を吹出すようになっている。また、
筐体５３には、前記筐体冷却システム異常時に、筐体内
温度が一定温度以上にならないように外気吸込み用換気
扇６３と排気用ダンパ６４が設置されている。尚、従来
の冷却システムでは、発熱部品５５の最大負荷に合わせ
て冷却容量が決定されている。筐体５３は、一般に熱貫
流の極めて少ない構造であるため、外気温の変化による
筐体５３内部の冷却負荷の変動はほとんどない。
【０００５】次に、動作について説明する。通常運転時
は、発熱機器５４内のファン（図示省略）の駆動によ
り、機器ケース５６の側方でイの位置にある冷気が空気
取入口５７からケース内に取り込まれる。取り込まれた
冷気は発熱部品５５を冷却して熱気となり、ケース上部
の排気口５８から筐体５３内のウの位置へ吹き出され
る。このように吹き出された熱気は、主冷却装置室内機
ファン６７の送風によりエの位置から熱気吸込口７０を
経て沸騰冷却装置室内機５９に吸込まれ、自然循環冷媒
回路６５の冷媒と熱交換されることにより１次冷却され
る。オの位置にある１次冷却後の空気は、主冷却装置室
内機ファン６７に吸引されたのち全量が主冷却装置室内
機蒸発器７２を通過し、強制循環冷媒回路６６の冷媒と
熱交換されて冷却される。このように冷却されて空気は
冷気として冷気吹出口７１から筐体５３内のアの位置へ
吹出される。すなわち、空気はア→イ→ウ→エ→オの位
置を順に循環して筐体５３内を冷却する。
【０００６】主冷却装置室内機ファン６７が故障で動作
しない場合や停電で電力が供給されない場合、発熱機器
５４はバックアップ用電源（図示省略）で常時動作する
が、冷却機器がなくなるため、筐体５３内温度が上昇す
る。筐体５３内には、異常を検知する温度検出手段７３
が設置されており、この温度検出手段７３がある温度を
越えると（例えば４０℃）換気扇６３と排気ダンパ６４
が動作して、外気を吸込むと同時に筐体５３内の空気を
排気する。それでも、温度検出手段７３の温度が上昇し
続けると（例えば４５℃）管理センタに発報する２段階
の運用になっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の冷却装置においては、主冷却装置、補助冷却装
置、換気扇、排気ダンパと４つの部品で構成されてい
る。しかも、筐体の寸法は決っているため、それぞれの
機器をどの位置に設置するか詳細な検討が必要となる。
特に補助冷却装置室内機は省エネ性を高める機器であ
り、発熱機器の吹出口近傍に設置する方が効果大である
が、スペース的に問題があった。
【０００８】また、換気扇は、冷却装置の異常の際、発
熱機器を保護するためのものであるから、補助冷却装置
室内機同様に、発熱機器近傍に設置することが望まし
い。このように、同じような位置に設置することが望ま
しい機器があるため、どのように設置するのがシステム
的に効果があるか検討するにあたって、設置位置の取り
合いに時間がかかってしまう。さらに、筐体外部に多数
の機器を設置するために、凸凹ができ、見栄えが悪いと
いう問題があった。
【０００９】また、従来の冷却装置は構成する機器が多
いために設置工事が煩雑であり、特に補助冷却装置は冷
媒自然循環方式によるものであるため、室外機と室内機
を接続する冷媒配管は順勾配となるように配管工事を適
切に行わないと、冷却能力を発揮しないという問題があ
った。
【００１０】この発明は、上記のような従来の問題点を
解消するためになされたものであり、冷却装置を構成す
る複数の熱交換手段を一つの筐体内に収納して動作可能
とすることにより、設備設計と設置工事の簡素化を図る
とともに、複数の熱交換手段の最適な制御によって省エ
ネルギーを図り、かつ設置工事不具合に伴う冷却不良を
防止する冷却装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明に係る冷却装置
は、発熱体を含む機器を収納した収納箱の筐体内を冷却
するようにした冷却装置において、複数の熱交換方式に
より構成された熱交換手段を備え、該熱交換手段が一つ
の筐体に収納されているものである。
【００１２】また、この発明に係る冷却装置は、上記複
数の熱交換方式が、冷媒強制循環方式と冷媒自然循環方
式と換気方式とからなるものである。
【００１３】また、この発明に係る冷却装置は、冷却装
置本体が、上記収納箱の筐体側面に取り付けられている
ものである。
【００１４】また、この発明に係る冷却装置は、上記冷
媒強制循環方式による冷媒強制循環回路と、上記冷媒自
然循環方式による冷媒自然循環回路とを一つの冷媒回路
で構成したものである。
【００１５】また、この発明に係る冷却装置は、上記冷
媒強制循環回路と、上記冷媒自然循環回路とを別々の冷
媒回路で構成したものである。
【００１６】また、この発明に係る冷却装置は、外気温
度を検出する第１の温度検出手段と、上記収納箱の筐体
内部温度を検出する第２の温度検出手段とを備え、上記
第１および第２の温度検出手段からの温度と予め設定さ
れた補正値に基づいて上記冷媒強制循環回路と上記冷媒
自然循環回路を切り換えるものである。
【００１７】また、この発明に係る冷却装置は、上記冷
媒自然循環方式による冷却運転時に、上記冷媒自然循環
回路を流れる冷媒の流量を調節して温度制御するもので
ある。
【００１８】また、この発明に係る冷却装置は、上記冷
媒自然循環方式による冷却運転時に、上記収納箱の筐体
内部温度が低下して自然循環冷却運転が不要の場合に、
外気側ファンを停止制御するものである。
【００１９】また、この発明に係る冷却装置は、上記第
１および第２の温度検出手段からの温度に基づいて、換
気運転の運転／停止を行う制御手段を備えたものであ
る。
【００２０】また、この発明に係る冷却装置は、上記制
御手段が、外部からの入力信号に基づいて換気運転の運
転／停止を行うものである。
【００２１】また、この発明に係る冷却装置は、設置環
境の状況に応じて開閉する検知機能を有する防火ダンパ
を備えたものである。
【００２２】また、この発明に係る冷却装置は、上記筐
体内にバッテリを搭載し、停電時には該バッテリにより
冷却運転を行うものである。
【００２３】また、この発明に係る冷却装置は、冷却装
置本体の外気側に排熱気流吹出方向と吸気気流方向が直
交するようにしたフードを設けたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
発熱体を含む機器を収納する収納箱の筐体内を冷却する
冷却装置の一例として、図面に基づいて説明する。 実施の形態１．図１、図２は、この発明の実施の形態１
による冷却装置を示す概略構成図であり、図１が冷媒強
制循環時と冷媒自然循環時、すなわち非換気時の運転状
態、図２が換気時の運転状態を示す。各図において、１
は冷却装置、２は圧縮機、３は凝縮器、４は室外ファ
ン、５は膨張弁で例えば電子式膨張弁、６は液配管、７
は蒸発器、８は室内ファン、９はガス配管、１０は開閉
弁で例えば逆止弁、１１は圧縮機バイパス配管である。
また、１２は室内空気吸込口、１３は外気吸込口、１４
は換気時室内空気吸入口、１５は換気時外気導入口、１
６は案内板である。冷却装置１は収納箱（もしくは収容
箱）３０の筐体３１の側面に取り付けてある。図中、矢
印は冷媒の流れ方向と空気の流れ方向を示している。ま
た、３１は筐体、３２は発熱機器、３３は発熱部品、３
４はケース、３５は空気取入口、３６は排気口である。
【００２５】電子式膨張弁５は、通電する電流によって
その開度を設定できるというように外部から制御が可能
な膨張弁であり、本実施の形態では冷媒強制循環運転と
冷媒自然循環運転で異なる開度を設定して切り換える。
また、ガス配管９は蒸発器７出口から凝縮器３入口まで
の配管とし、液配管６は凝縮器３出口から蒸発器７入口
までの配管とする。そして、ガス配管９の径を液配管６
の径の１．５〜２倍程度とし、液配管６に比べてガス配
管９が太くなるように構成している。また、本実施の形
態では、冷媒として例えばＲ２２やＲ４０７Ｃなどのフ
ロン系の冷媒を用い、圧縮機としては例えばスクロール
圧縮機、冷凍機油としては例えばアルキルベンゼン油や
エステル油などを用いているが、これに限るものではな
く、他の冷媒、他の圧縮機、他の冷凍機油を用いてもよ
い。
【００２６】図１に示すように、冷却装置は、冷媒強制
循環運転と冷媒自然循環運転が切り換わるようになった
冷媒回路と、換気運転と非換気運転が切り換わるように
なった空気流路から構成されている。冷媒回路は、冷媒
ガスを圧縮するための圧縮機２、この冷媒ガスを冷却液
化させるための凝縮器３、外気を強制的に凝縮器３の外
表面に送風するための室外ファン４、凝縮器３を出た高
温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とする電
子式膨張弁５、自然循環運転時に圧縮機２をバイパスす
るための逆止弁１０を介した圧縮機バイパス配管１１、
液配管６から流入した湿り蒸気を冷却対象空間である室
内の冷却負荷によって蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器
７、室内空気を強制的に蒸発器７の外表面に送風するた
めの室内ファン８より構成されている。凝縮器３は蒸発
器７よりも高い位置に配置されている。
【００２７】また、空気流路は換気運転時と非換気運転
時とで切り替えられるように、換気時に開状態となる換
気時室内空気吸込口１４と換気時外気導入口１５と、非
換気時に開状態となる室内空気吸込口１２と外気吸込口
１３を備えている。
【００２８】この冷却装置は、例えば年間を通して冷房
が必要な場所に利用され、室内温度が外気温度よりも低
いときには、圧縮機２を運転状態とした冷媒強制循環運
転を行い、室内温度が外気温度よりも高い時には、圧縮
機２を停止状態として外気の冷熱を利用した冷媒自然循
環運転を行う。
【００２９】次に、動作について説明する。ここでは、
まず、室内温度より外気温度が高い場合の冷媒強制循環
運転について説明する。電子式膨張弁５の開度を、凝縮
器３から流出した冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気
とするための適切な開度、例えば全開が２０００ｐｕｌ
ｓｅの電子式膨張弁５を用いた場合には、１５％程度の
開度、例えば３００ｐｕｌｓｅに設定し、圧縮機２を運
転すると逆止弁１０は圧縮機２の吐出圧力と吸入圧力と
の圧力差で閉止されて強制循環運転のサイクルが形成さ
れる。即ち、この配管内の冷媒ガスが圧縮機２で断熱的
に圧縮されて過熱状態となり、凝縮器３で外気へ放熱し
て液化し冷媒液となる。この後、高圧の冷媒液は電子式
膨張弁５を通り、この電子式膨張弁５で減圧されて気液
混合状態の低温低圧の湿り蒸気となる。さらに冷媒は液
配管６を通って蒸発器７で気化熱を吸収して冷媒ガスと
なり、ガス配管９を通って圧縮機２へ戻る。
【００３０】次に、室内温度より外気温度が低い場合の
自然循環運転について説明する。電子式膨張弁５の開度
を、冷媒回路内の圧力損失を低減するために全開にする
と、逆止弁１０は冷媒の流れにより開放され、自然循環
運転のサイクルが形成される。そして、凝縮器３で凝縮
した液冷媒は、液配管６内を重力により下降して蒸発器
７に流入する。蒸発器７に流入した液冷媒は室内の熱負
荷を受けて蒸発した後、ガス配管９を上昇し圧縮機バイ
パス配管１１の逆止弁１０を通って凝縮器３へ戻る。こ
こで、冷媒は圧縮機２を通る流路にも流れようとする
が、圧縮機２内部の流動抵抗が圧縮機バイパス配管１１
の流動抵抗に比べて非常に大きいため、圧縮機２を通る
冷媒流量は圧縮機バイパス配管１１を通る冷媒流量に対
して無視できるほど小さくなる。
【００３１】次に、上記の冷媒強制循環運転と冷媒自然
循環運転時、すなわち非換気運転時の空気流路について
説明する。換気時室内空気吸込口１４と換気時外気導入
口１５は閉状態とし、室内空気吸込口１２と外気吸込口
１３は開状態とする。これにより、外気は外気吸込口１
３から冷却装置１の筐体内に入り、凝縮器３で冷媒の熱
を奪って室外ファン４から外気へ放出される。また、収
納箱３０の筐体３１内部の空気は、案内板１６によって
筐体３１上方の温度の高い空気が室内空気吸込口１２か
ら冷却装置１の筐体内に入り、蒸発器７を通って冷媒に
熱を与えて空気は冷却されて、室内ファン８から筐体３
１内部へ吹き出される。
【００３２】次に、換気運転時の空気流路について、図
２を参照して説明する。本実施の形態による冷却装置で
は、圧縮機の故障などによって収納箱内の温度が異常に
上昇した場合などに、換気運転によって外気冷却を行
い、収納箱内の発熱機器を保護する。
【００３３】この換気運転時には、換気時室内空気吸込
口１４と換気時外気導入口１５は開状態とし、室内空気
吸込口１２と外気吸込口１３は閉状態とする。これによ
り、収納箱３０の筐体３１内の空気は換気時室内空気吸
込口１４から冷却装置１の筐体内に入り、室外ファン４
から外気へ放出される。また、外気は換気時外気導入口
１５から冷却装置１の筐体内に入り、室内ファン８から
筐体３１内部へ吹き出される。
【００３４】次に、冷媒強制循環時と冷媒自然循環時と
換気運転時に冷却装置１から吹き出された空気がどのよ
うに収納箱内を冷却するかを説明する。吹き出された空
気は、発熱機器３２の空気取入口３５からケース３４内
部に取り込まれ、発熱部品３３を冷却して熱気となり、
ケース上部の排気口３６から筐体３１内部へ吹き出され
る。このようにして、筐体３１内の空気はア→イ→ウ→
エ→オの位置を順に循環して発熱機器３２を冷却する。
【００３５】このように、本実施の形態では、冷媒強制
循環運転と冷媒自然循環運転と換気運転を備え、外気温
度と室内温度に応じて冷媒循環方式を切換える構成であ
り、また、収納箱内の温度が異常に上昇した場合などに
換気運転を行うようになっている。自然循環運転の必要
動力としては室外ファン４と室内ファン８の入力だけと
なるため、年間消費電力の大幅削減が可能となる。ま
た、換気運転によって収納箱内の発熱機器の周囲温度上
昇を抑制するため、冷却装置の圧縮機故障などの場合に
も対応した冗長性を持った冷却装置となっている。
【００３６】また、本実施の形態では、冷媒強制循環回
路、冷媒自然循環回路、換気装置の機能を一台にまとめ
た構造にしてあるため、従来必要であった複数の機器の
設置スペースが空き、設置工事が簡素化され、外観的に
も凸凹が少なくなり見栄えがよくなる。また、あらかじ
め凝縮器３と蒸発器７と液配管６とガス配管９の位置が
製造時に固定されているため、収納箱３０への冷却装置
１の取付時に冷媒配管工事を行う必要が無く、不適切な
配管工事による冷媒自然循環運転の不具合を避けること
ができる。
【００３７】ところで、冷却装置１の冷媒自然循環運転
時と換気運転時には筐体３１の空気を吸い込む際の空気
温度と外気温度との温度差が大きいほど高い冷却能力を
発揮する。このため、可能な限り発熱部品３３の近くの
熱気を吸い込むことが効率的である。そのためには、案
内板１６を設置して熱気を誘引するのが望ましい。これ
により発熱機器３２の排気口３６から吹出されたウの位
置の熱気温度をほぼ維持したまま、冷却装置１へ吸込ま
れるオの位置の空気とすることができる。
【００３８】実施の形態２．図３および図４は、この発
明の実施の形態２による冷却装置を示す概略構成図であ
って、図３は冷媒自然循環運転と冷媒強制循環運転時の
運転状態、つまり非換気運転時の運転状態を示し、図４
は換気運転時の運転状態を示す。なお、図３および図４
において、図１と同一または相当する部分には同一符号
を付し、その詳細説明を省略する。各図において、１７
は制御装置、１８は第１の温度検出手段としての外気温
度センサ、１９は第２の温度検出手段としての室内温度
センサ、２０は温度検出手段、２１は防火ダンパ、２２
は防火ダンパ、２３は吸込口フード、２４は吹出口フー
ド、２５はバッテリである。
【００３９】冷却装置１には、例えばマイクロコンピュ
ータなどで構成される制御装置１７が配備されている。
この例において、制御装置１７は外気温度を検出する外
気温度センサ１８と収納箱の筐体内空気温度を検出する
室内温度センサ１９により圧縮機２、室外ファン４、室
内ファン８、室内空気吸込口１２、外気吸込口１３、換
気時室内空気吸込口１４、換気時外気導入口１５を制御
する制御手段を備えている。
【００４０】次に、動作について、図５および図６を参
照して説明する。制御装置１７のメモリには、図５と図
６に示すチャート内容が設定され記憶されていて、外気
温度センサ１８が外気温度を検出し、室内温度センサ１
９が収納箱筐体内空気温度（室内温度）を検出すると、
外気温度と室内温度との関係から図５と図６を元に制御
を行う。図５で制御状態を判断する閾値としては、室内
温度がＴ１（例えば２０℃）の時、室内温度がＴ２（例
えば３０℃）の時、室内温度がＴ３（例えば３５℃）の
時、外気温が室内温度と等しいとき、外気温が室内温度
と補正値の合計に等しいときがある。
【００４１】ここで、外気温と室内温度を比較する際の
補正値は、収納箱内に収容された発熱機器の発熱量と、
冷却装置の冷媒自然循環時の冷却能力がバランスすると
きの、外気温と室内温度との温度差から設定する。すな
わち、この実施の形態２では、室内温度と外気温度の差
が小さく、冷媒自然循環による冷却能力が発揮できない
場合には、冷媒強制循環運転を行って冷却をする。
【００４２】また、室内温度が高く、発熱機器が故障す
る可能性がある場合には、冷却装置の異常と判断して、
外気取り入れの換気運転にして室内温度の上昇を抑え、
発熱機器の故障を防止する。この判断は、室内温度と外
気温によって行われるが、外部から異常状態を知らせる
接点信号の入力をもらって、制御状態を切り換えるもの
でもよい。
【００４３】ちなみに、換気風量が多いほど、室内温度
上昇は少なくできるので、非換気運転時は騒音問題のた
め風量を小さくしていることが多いが、異常状態である
換気運転時には、冷却装置の室外ファン、室内ファンの
回転数を大きくするなどして大風量に切り換える制御を
いれても構わない。換気運転を行ってもさらに室内温度
が上昇する場合は、あらかじめ制御装置に設定された条
件にもとづき収納箱の管理センタへ通報する制御にした
方がより安全である。
【００４４】また、図５において、制御状態が切り換わ
る温度閾値に緩衝帯幅を設けることにより、制御のチャ
タリングが起きないようにしてもよい。また、冷媒自然
循環運転の際に、外気温度が低くて室内温度が冷えすぎ
る場合に、電子式膨張弁５の開度を調整して冷媒自然循
環の冷媒流量を調節し、室内温度を調節するようにして
もよい。こうすることで、冷媒自然循環運転と停止の間
での制御のチャタリングを防止することができる。
【００４５】また、冷媒自然循環運転の際に室内温度が
低下して冷媒自然循環運転による冷却を停止する際に、
室外ファン４のみを停止し室内ファン８を運転継続して
もよい。これにより、室内温度の低下を止めながら、収
納箱内の空気を撹拌して温度の均一化を行い、発熱機器
周囲温度の上昇を抑えつつ、室内温度センサ１９で室内
温度を検知することができる。
【００４６】また、本実施の形態では、例えば温度ヒュ
ーズなどの温度検出手段２０を備えており、収納箱の筐
体内が万一火災になった場合には、温度検出手段２０で
温度上昇を検出し、検出した温度に基づいて防火ダンパ
２１と２２が作動する構造になっている。すなわち、本
実施の形態では、万一火災が発生したとしても、防火ダ
ンパが作動するので筐体内から冷却装置の開口部を介し
て外部へ延焼することはない。
【００４７】また、本実施の形態では、冷却装置の外気
側に吸込口フード２３と吹出口フード２４を備えてい
る。非換気運転時に、この吸込口フード２３から外気が
吸い込まれる気流方向と、吹出口フード２４から外気へ
吹き出される気流方向は直交するようにフードが取り付
けられており、ショートサイクルを防止して冷却装置の
冷却能力を損なわない構造となっている。
【００４８】また、収納箱に停電時に発熱機器に対し電
源を供給するためのバッテリが備えられている場合、停
電時にも発熱機器は発熱しており、発熱部品を冷却する
必要がある。また、本実施の形態では、直流電源で駆動
するようにしてあり、冷却装置の筐体内にバッテリ２５
を備えている。通常時には商用電源を直流電源に変換し
た電源により冷却装置は動作しており、停電時にも内蔵
のバッテリ２５に電源を切り換えて冷却運転を行うこと
ができる。
【００４９】また、冷却装置を直流電源駆動とすること
で、バッテリ２５を備えていない場合でも、発熱機器用
に用意された収納箱のバッテリからの電源により冷却運
転を行うことが可能となる。また、バッテリ駆動時の冷
却運転を換気運転になるよう制御することで、冷却能力
を確保しつつ冷却装置の消費電力を抑えて、バッテリ寿
命を延ばすことも可能である。
【００５０】実施の形態３．図７は、この発明の実施の
形態３による冷却装置を示す概略構成図である。なお、
図７において、図１と同一または相当する部分には同一
符号を付し、その詳細説明を省略する。図７に示すよう
に、本実施の形態の冷却装置は、冷媒強制循環運転のた
めの冷媒回路と、冷媒自然循環運転のための冷媒回路を
別々に備えており、室外ファンと室内ファンは二つの冷
媒回路で共通に備える構成となっている。
【００５１】次に、動作について、図８を参照して説明
する。この冷却装置は、図８に示したチャートに従い、
外気温度センサ（図示省略）と室内温度センサ（図示省
略）から得られた温度を元に制御を行う。すなわち、外
気温が室内温度よりも高ければ圧縮機２を運転して冷媒
強制循環による冷却を行い、外気温が室内温度より低け
れば冷媒強制循環運転に加え、自然循環冷媒回路の電子
式膨張弁５を全開にして冷媒自然循環による冷却も行っ
て、圧縮機２の消費電力を削減する。
【００５２】また、室内温度がＴ１以下になった場合に
は、圧縮機２、室外ファン４を停止して、冷やしすぎを
防止する。室内ファン８を運転継続することで、収納箱
内の空気を撹拌して発熱機器周囲温度の局所的な上昇を
抑えつつ、室内温度センサで室内温度を検知することが
できる。
【００５３】また、室内温度がＴ３以上でかつ外気温が
室内温度より低い場合には、圧縮機２を停止し、室内空
気吸込口１２と外気吸込口１３を閉じ、換気時室内空気
吸込口１４と換気時外気導入口１５を開いて、換気運転
を行う。また、図８において、制御状態が切り換わる温
度閾値に緩衝帯幅を設けることにより、制御のチャタリ
ングが起きないようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、発熱
体を含む機器を収納した収納箱の筐体内を冷却するよう
にした冷却装置において、複数の熱交換方式により構成
された熱交換手段を備え、該熱交換手段が一つの筐体に
収納されているので、冷却装置として必要な機器設置ス
ペースが少なくてすみ、また、設置機器数の削減と設置
工事の簡素化、内部発熱機器近傍の設置が必要だった機
器の設置位置の検討時間を削減できるという効果があ
る。
【００５５】また、この発明によれば、上記複数の熱交
換方式が、冷媒強制循環方式と冷媒自然循環方式と換気
方式とからなるので、適切な制御により冷却方式を切り
換えることで冷却に必要なの消費電力を削減できること
に加え、収納箱内の空気温度が異常上昇した場合などに
換気装置による冷却を行うことで、内部機器の保護を行
うことができ、また、自然循環回路を内蔵した冷却装置
の場合には、凝縮器と蒸発器とそれらをつなぐ冷媒配管
があらかじめ冷却装置内で組み立てられているため、冷
却装置の設置工事の際の工事不良によって配管勾配が下
り勾配とならない不具合を防ぐことができるという効果
がある。
【００５６】また、この発明によれば、冷却装置本体
が、上記収納箱の筐体側面に取り付けられているので、
設置工事の簡素化が図れるという効果がある。
【００５７】また、この発明によれば、上記冷媒強制循
環方式による冷媒強制循環回路と、上記冷媒自然循環方
式による冷媒自然循環回路とを一つの冷媒回路で構成し
たので、圧縮機による強制循環の冷媒回路と、自然循環
による冷媒回路を切り換えて冷却運転できるものでは、
低外気温時には自然循環運転で冷却を行い、自然循環運
転では冷却能力が足りない場合に圧縮機運転で冷却を行
うため、消費電力の削減と圧縮機寿命を延ばすことがで
きるという効果がある。
【００５８】また、この発明によれば、上記冷媒強制循
環回路と、上記冷媒自然循環回路とを別々の冷媒回路で
構成したので、圧縮機による強制循環の冷媒回路と、自
然循環による冷媒回路を併せ持って同時に冷却運転でき
るものでは、室内温度が外気温度より高い時には冷媒自
然循環運転と冷媒強制循環運転で同時に冷却を行い、室
内温度が外気温度より低いときには圧縮機による冷媒強
制循環運転で冷却を行うため、消費電力の削減と圧縮機
寿命を延ばすことができるという効果がある。
【００５９】また、この発明によれば、外気温度を検出
する第１の温度検出手段と、上記収納箱の筐体内部温度
を検出する第２の温度検出手段とを備え、上記第１およ
び第２の温度検出手段からの温度と予め設定された補正
値に基づいて上記冷媒強制循環回路と上記冷媒自然循環
回路を切り換えるので、また、室内温度と外気温度の検
出温度に基づいて冷媒自然循環運転の冷却能力が発揮で
きないと判断したときに、冷媒自然循環運転による冷却
を行わない制御をすることで、無用な運転コストの支出
を回避できるという効果がある。
【００６０】また、この発明によれば、上記冷媒自然循
環方式による冷却運転時に、上記冷媒自然循環回路を流
れる冷媒の流量を調節して温度制御するので、冷やしす
ぎを防止することができるという効果がある。
【００６１】また、この発明によれば、上記冷媒自然循
環方式による冷却運転時に、上記収納箱の筐体内部温度
が低下して自然循環冷却運転が不要の場合に、外気側フ
ァンを停止制御するので、冷やしすぎを防止するととも
に無用な運転コストを削減できるという効果がある。
【００６２】また、この発明によれば、上記第１および
第２の温度検出手段からの温度に基づいて、換気運転の
運転／停止を行う制御手段を備えたので、収納箱の筐体
内温度の異常上昇を検知したときに、換気方式による冷
却運転に切り換えることで、内部機器の保護をすること
ができるという効果がある。
【００６３】また、この発明によれば、上記制御手段
が、外部からの入力信号に基づいて換気運転の運転／停
止を行うので、外部からの入力信号によって、換気方式
による冷却運転に切り換えることで、収納箱内部機器の
保護をすることができるという効果がある。
【００６４】また、この発明によれば、設置環境の状況
に応じて開閉する検知機能を有する防火ダンパを備えた
ので、筐体内が火災になった場合には、筐体内温度の異
常を検知して防火ダンパが閉じ、外部への延焼を防ぐこ
とができるという効果がある。
【００６５】また、この発明によれば、上記筐体内にバ
ッテリを搭載し、停電時には該バッテリにより冷却運転
を行うので、直流電源で駆動するようにすることで、停
電時にバックアップ電源で冷却運転が行えるため、収納
箱内部機器の保護をすることができ、また、冷却装置の
筐体内にバッテリを搭載してあるものでは、停電時に内
蔵バッテリで冷却運転が行えるため、収納箱内部機器の
保護をすることができるという効果がある。
【００６６】また、この発明によれば、冷却装置本体の
外気側に排熱気流吹出方向と吸気気流方向が直交するよ
うにしたフードを設けたので、冷却運転時に熱交換した
熱気を吸込むショートサイクルによる冷却能力の低下を
防止することができるという効果効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１における非換気運転
時の冷却運転での収納箱の冷却装置を示す概略構成図で
ある。
【図２】 この発明の実施の形態１における換気運転時
の収納箱の冷却装置を示す概略構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態２における非換気運転
時の冷却運転での冷却装置を示す概略構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態２における換気運転時
の冷却装置を示す概略構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態２における冷却装置の
制御方法を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２における冷却装置の
制御方法を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態３における冷却装置を
示す概略構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態３における冷却装置の
制御方法を示す図である。
【図９】 従来の収納箱の筐体冷却装置を示す概略構成
図である。
【符号の説明】
１ 冷却装置、 ２ 圧縮機、 ３ 凝縮器、 ４ 室
外ファン、 ５ 電子式膨張弁、 ６ 液配管、 ７
蒸発器、 ８ 室内ファン、 ９ ガス配管、１０ 逆
止弁、 １１ バイパス配管、 １２ 室内空気吸込
口、 １３ 外気吸込口、 １４ 換気時室内空気吸込
口、 １５ 換気時外気導入口、 １６案内板、 １７
制御装置、 １８ 外気温度センサ、 １９ 室内温
度センサ、 ２０ 温度検出手段、 ２１ 防火ダン
パ、 ２２ 防火ダンパ、 ２３吸込口フード、 ２４
吹出口フード、 ２５ バッテリ、 ３０ 収納箱、
３１ 筐体、 ３２ 発熱機器、 ３３ 発熱部品、
３４ ケース、 ３５空気取入口、 ３６ 排気口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑村 康文 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 井野 正興 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小早川 浩之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 榎本 寿彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 齊藤 信 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L045 AA01 BA07 CA02 DA01 DA05 EA01 JA14 PA01 PA04 PA05 5E322 AA05 AB10 BB04 BB08 DA01 DB01 DB06 EA01 FA01

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発熱体を含む機器を収納した収納箱の筐
    体内を冷却するようにした冷却装置において、 複数の熱交換方式により構成された熱交換手段を備え、
    該熱交換手段が一つの筐体に収納されていることを特徴
    とする冷却装置。
  2. 【請求項２】 上記複数の熱交換方式は、冷媒強制循環
    方式と冷媒自然循環方式と換気方式とからなることを特
    徴とする請求項１記載の冷却装置。
  3. 【請求項３】 冷却装置本体は、上記収納箱の筐体側面
    に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の
    冷却装置。
  4. 【請求項４】 上記冷媒強制循環方式による冷媒強制循
    環回路と、上記冷媒自然循環方式による冷媒自然循環回
    路とを一つの冷媒回路で構成したことを特徴とする請求
    項２に記載の冷却装置。
  5. 【請求項５】 上記冷媒強制循環回路と、上記冷媒自然
    循環回路とを別々の冷媒回路で構成したことを特徴とす
    る請求項４記載の冷却装置。
  6. 【請求項６】 外気温度を検出する第１の温度検出手段
    と、上記収納箱の筐体内部温度を検出する第２の温度検
    出手段とを備え、上記第１および第２の温度検出手段か
    らの温度と予め設定された補正値に基づいて上記冷媒強
    制循環回路と上記冷媒自然循環回路を切り換えるように
    したことを特徴とする請求項４記載の冷却装置。
  7. 【請求項７】 上記冷媒自然循環方式による冷却運転時
    に、上記冷媒自然循環回路を流れる冷媒の流量を調節し
    て温度制御するようにしたことを特徴とする請求項４記
    載の冷却装置。
  8. 【請求項８】 上記冷媒自然循環方式による冷却運転時
    に、上記収納箱の筐体内部温度が低下して自然循環冷却
    運転が不要の場合に、外気側ファンを停止制御するよう
    にしたことを特徴とする請求項６記載の冷却装置。
  9. 【請求項９】 上記第１および第２の温度検出手段から
    の温度に基づいて、換気運転の運転／停止を行う制御手
    段を備えたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに
    記載の冷却装置。
  10. 【請求項１０】 上記制御手段が、外部からの入力信号
    に基づいて換気運転の運転／停止を行うことを特徴とす
    る請求項９記載の冷却装置。
  11. 【請求項１１】 設置環境の状況に応じて開閉する検知
    機能を有する防火ダンパを備えたことを特徴とする請求
    項１〜９のいずれかに記載の冷却装置。
  12. 【請求項１２】 上記筐体内にバッテリを搭載し、停電
    時には該バッテリにより冷却運転を行うようにしたこと
    を特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の冷却装
    置。
  13. 【請求項１３】 冷却装置本体の外気側に排熱気流吹出
    方向と吸気気流方向が直交するようにしたフードを設け
    たことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の
    冷却装置。
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