專利名稱：裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種安裝在室外，并且其用于安裝冷卻裝置的空間有限的盒子形結構；該結構中的發熱元件的發熱量很大，即使在冬季也需要冷卻，該盒子形結構具有一塊精確的控制板的盒子，使溫度、濕度、和灰塵等會影響到電子元件的性能和壽命。更具體地說，本發明涉及一種冷卻裝置，和控制該冷卻裝置的方法。
近年來，在生產高性能的電子元件和在控制板上增加電子元件的密度方面取得了很大的進展，因此，從控制板上產生的熱量也明顯增加。結果，裝該控制板的盒子內的溫度升高，而該盒內的溫度，對保證控制板上的電子元件的工作和產品壽命有很大影響。由于這個原因，除非將該盒子內的溫度冷卻至一個固定的水平或更低，否則不可能保證產品的可靠性。
另外，由于采用精度高的電子元件，因此消除該盒子內的空氣中的潮氣和灰塵也是一個重要的問題。
通常，冷卻這種形式的盒子的方法是，在該盒子內部安裝一個室內部件，并通過一條致冷劑管路，將該室內部件與在該盒子外面的室外部件連接起來。圖20所示就是一種這種通常采用的裝置。
下面，將參照圖20來說明裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置。
如圖20所示，在盒子101中安裝著下列零部件產生熱負荷的控制板102；一個室內部件103；一個用于檢測盒子101內的空氣溫度，并將信號傳送至該室內部件103的溫度傳感器104；和一個電源105。
室外部件106安裝在該盒子101的外面，并通過一條致冷劑管路107，與該室內部件103連接。
在上述結構中，如果控制板102工作，則由于它產生熱，可使該盒子101內的溫度逐漸升高。
因此，當溫度傳感器104檢測的溫度超過設定溫度時，就產生一個工作信號，使該室內部件103開始工作，從而使該盒子101內的溫度降低。另一方面，如果該溫度傳感器104檢測的溫度降低至設定溫度以下，則產生一個停止信號，使該室內部件103停止工作。
重復上述的工作循環，就可將該盒子101內的溫度保持在一個固定的范圍內。
采用這種通常的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置時，由于其周圍部分被絕熱材料密封起來，不能輻射熱量，這樣，即使在冬季，室外空氣溫度低時，冷卻裝置也必需工作，因此會浪費大量的冷卻能量。
本發明的一個目的是，要通過在該裝有發熱元件的盒子的壁板上，安裝一個冷卻裝置，在室外空氣溫度低時，使室外空氣與該盒子內的空氣進行熱交換，使該盒子內的空氣冷卻來克服上述通常的這種裝置的缺點。結果，現有的冷卻裝置工作時間可以縮短，實現節能的目的。另外，由于冷卻裝置安裝在該盒子壁板外面，不需要利用該裝有發熱元件的盒子的內部空間，因此，容易安裝在現有的裝有發熱元件的盒子上。
本發明的另一個目的是要提供可以節能和如上所述的安裝操作性非常好的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置。
為了達到上述目的，根據本發明，提供了一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，它包括一個吸入一個裝有發熱元件的盒子中的空氣，并將該裝有發熱元件的盒子中的空氣，返回至該裝有發熱元件的盒子內部，使空氣在該裝有發熱元件的盒子中循環的室內空氣通道；一個用于吸入室外空氣，并將吸入的室外空氣排出至外面去的室外空氣通道；一個使該二個空氣通道互相獨立的分隔板；一個用于輸送在該室外空氣通道和室內空氣通道中的空氣的風扇部件；和一個放置在該室外空氣通道和室內空氣通道的交點處，使室外空氣和室內空氣的顯熱進行交換的熱交換元件；其中，該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置安裝在該裝有發熱元件的盒子的壁板外面。
根據本發明，當室外空氣溫度低時，室外空氣與該裝有發熱元件的盒子內的空氣進行熱交換，從而可以降低該盒子內的空氣溫度。
因此，現有的冷卻裝置的工作時間可以縮短，結果，可以得到一種比通常的冷卻裝置節約能源的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置。
另外，由于室外空氣和該裝有發熱元件的盒子內的空氣不會混合，因此可以避免潮氣和灰塵進入該盒子中，從而不會使蒸汽冷凝和灰塵對在該裝有發熱元件的盒子內的設備造成不利影響。
另外，由于該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置安裝在該裝有發熱元件的盒子的壁板外面，因此，可以很容易將該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置安裝在沒有多余空間的裝有發熱元件的盒子上。
另外，作為另一種方案，本發明還提供了一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，它包括一個具有與該裝有發熱元件的盒子連通的室內空氣入口和室內空氣出口，以及與室外空氣連通的室外空氣入口和室外空氣出口的殼體；和一個安裝在該殼體中的風扇部件和熱交換元件；該風扇部件的回轉軸與熱交換元件的縱向平行，并與室內空氣的吹出方向垂直。
根據本發明，利用上述裝置，可將該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的殼體作得較薄和較緊湊，使安裝工作容易進行。
另外，為了達到上述目的，根據本發明還提供了一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的控制方法，該冷卻裝置包括一個用于測量該裝有發熱元件的盒子內部溫度的盒內空氣溫度傳感器；一個用于測量室外空氣溫度的室外空氣溫度傳感器；一個用于將冷卻空氣吹入該盒子中的風扇部件；一個利用盒子內空氣與室外空氣之間空氣對空氣熱交換方式，使該裝有發熱元件的盒子冷卻的空氣熱交換式空調；和一個使用致冷劑，使該裝有發熱元件的盒子冷卻的致冷劑式空調；所述方法包括下列步驟當將盒內空氣溫度減去室外空氣溫度得出的溫差大于預先設定的溫差T1時，使所述空氣熱交換式空調工作；和當盒子內空氣溫度高于預先設定的溫度T2時，使所述致冷劑式空調工作，以減少冷卻該裝有發熱元件的盒子所需的能量。
根據本發明，通過使用上述裝置，可使該空氣熱交換式空調工作，使室外空氣與該裝有發熱元件的盒子內的空氣進行熱交換。這樣可以降低該裝有發熱元件的盒子內的空氣溫度，使冷卻負荷降低，并可減少該致冷劑式空調的工作時間。因此，與通常的冷卻裝置比較，可以減少冷卻所需要的能源消耗量。
圖1為表示根據本發明的第一個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置結構的示意性橫截面圖；圖2為表示根據本發明的第二個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的結構透視圖；圖3為表示根據本發明的第三個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的結構透視圖4為表示根據本發明的第四個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的結構透視圖；圖5為表示根據本發明的第5個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的結構透視圖；圖6為表示根據本發明的第7個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的結構透視圖；圖7為表示根據本發明的第8個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的結構透視圖；圖8為表示根據本發明的第9個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的結構透視圖；圖9為表示根據本發明的第10個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的結構透視圖；圖10為表示根據本發明的第11個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的控制方式的圖；圖11為表示根據本發明的第11個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的圖；圖12為表示控制根據本發明的第一個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的方法的流程圖；圖13為表示控制根據本發明的第12個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的方法的流程圖；圖14為表示根據本發明的第12個實施例的、裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的安裝狀態的圖；圖15為表示控制根據本發明的第13個實施例的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的方式的圖；圖16為表示控制根據本發明的第13個實施例的、裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的方法的流程圖；圖17為表示控制根據本發明的第14個實施例的、裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的方法的流程圖；圖18為表示根據本發明的第15個實施例的、裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的圖；圖19為表示根據本發明的第16個實施例的、裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的圖；圖20為表示通常的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的結構的示意性橫截面圖。
根據本發明的第一個方面，一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，它包括一個吸入一個裝有發熱元件的盒子中的空氣，并將該裝有發熱元件的盒子中的空氣，返回至該裝有發熱元件的盒子內部，使空氣在該裝有發熱元件的盒子中循環的室內空氣通道；一個用于吸入室外空氣，和將吸入的室外空氣排出至外面去的室外空氣通道；一個使該二個空氣通道互相獨立的分隔板；一個用于輸送在該室外空氣通道和室內空氣通道中的空氣的風扇部件；和一個放置在該室外空氣通道和室內空氣通道的交點處，使室外空氣和室內空氣的顯熱進行交換的熱交換元件；其中，該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置安裝在該裝有發熱元件的盒子的壁板外面。
工作時，由于現有的冷卻裝置的工作時間可以縮短，而不會使灰塵混入裝有發熱元件的盒子中，因此可以節約能源。另外，由于裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置安裝在裝有發熱元件的盒子的壁板的外面，因此，該冷卻裝置可以容易地安裝在沒有多余空間的裝有發熱元件的盒子上。
根據本發明的第二個方面，一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，它包括一個具有與該裝有發熱元件的盒子連通的室內空氣入口和室內空氣出口，以及與室外空氣連通的室外空氣入口和室外空氣出口的殼體；和一個安裝在該殼體中的風扇部件和熱交換元件；該風扇部件的回轉軸與熱交換元件的縱向平行，并與室內空氣的吹出方向垂直。工作時由于該裝置的形狀，可將該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的殼體作得較薄和較緊湊，從而可以使該冷卻裝置的安裝容易進行。
根據本發明的第三個方面，所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，它還包括一個當室外空氣溫度較高時，用于輔助冷卻該裝有發熱元件的盒子的空氣冷卻器。工作時，當室外空氣溫度高時，可以解決需要增加冷卻量的問題，而當室外空氣溫度低時，又可節約能源。
根據本發明的第四個方面，該室內空氣入口和室內空氣出口的形狀作成圓孔，并配置在該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的殼體上。工作時，當安裝該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置時，容易在該盒子的壁板上加工出開口。
根據本發明的第五個方面，該室內空氣入口和室內空氣出口分別帶有凸緣。因此工作時，即使該裝有發熱元件的盒子的板較厚，也容易安裝，并可保證不漏氣。
根據本發明的第六個方面，該熱交換元件的熱交換板作成不透水的。因此，工作時，室外空氣中的潮氣不會混入該裝有發熱元件的盒子中，從而不會有因蒸汽冷凝等造成潮氣對該裝有發熱元件的盒子內的設備的不利影響。
根據本發明的第七個方面，當室外空氣溫度低時，可以控制空氣冷卻器停止工作，而熱交換可以進行；當室外空氣溫度高時，又可控制熱交換不進行，而空氣冷卻器工作。因此，由于沒有熱交換和致冷機的不必要工作造成的過大的能量消耗，所以可以節約能源。
根據本發明的第八方面，與該裝有發熱元件的盒子內部連通的室內空氣入口或室內空氣出口，可用于使導線通過，因此不需要重新單獨制造一個導線用孔。因此，工作時，可減少安裝的工序數目。
根據本發明的第九個方面，裝配時，該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的主體的一部分或全部，嵌入該裝有發熱元件的盒子的壁板(外壁)和一個可打開的門中。因此，工作時，可使該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，在裝有發熱元件的盒子的外周邊表面上突出較少。
根據本發明的第十個方面，一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，它包括一個吸入一個裝有發熱元件的盒子中的空氣，并將該裝有發熱元件的盒子中的空氣，返回至該裝有發熱元件的盒子內部，使空氣在該裝有發熱元件的盒子中循環的室內空氣通道；一個用于吸入室外空氣，和將吸入的室外空氣排出至外面去的室外空氣通道；一個使該二個空氣通道互相獨立的分隔板；一個用于輸送在該室外空氣通道和室內空氣通道中的空氣的風扇部件；和一個放置在該室外空氣通道和室內空氣通道的交點處，使室外空氣和室內空氣的顯熱進行交換的熱交換元件；其中，該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置安裝在該裝有發熱元件的盒子的頂板上。因此，工作時，即使在該裝有發熱元件的盒子的外周邊側面部分周圍，沒有安裝空間，也可以安裝該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置。
根據本發明的第十一個方面，一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的控制方法，該冷卻裝置包括一個用于測量該裝有發熱元件的盒子內部溫度的盒內空氣溫度傳感器；一個用于測量室外空氣溫度的室外空氣溫度傳感器；一個用于將冷卻空氣吹入該盒子中的風扇部件；一個利用盒子內空氣與室外空氣之間空氣對空氣熱交換方式，使該裝有發熱元件的盒子冷卻的空氣熱交換式空調；和一個使用致冷劑，使該裝有發熱元件的盒子冷卻的致冷劑式空調；所述方法包括下列步驟當將盒內空氣溫度減去室外空氣溫度得出的溫差大于預先設定的溫差T1時，使所述空氣熱交換式空調工作；和當盒子內空氣溫度高于預先設定的溫度T2時，使所述致冷劑式空調工作，以減少冷卻該裝有發熱元件的盒子所需的能量。工作時，通過使冷卻所需的能量消耗量比致冷劑式的空調小的空氣熱交換式空調工作，可以減少該致冷劑式空調的工作時間，從而可以節約能源。
根據本發明的第十二個方面，如第11方面所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的控制方法，其中，步進工作式發令裝置根據盒子內空氣溫度檢測裝置和室外空氣溫度檢測裝置得到的該盒子內的冷卻負荷，改變要工作的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的數目。工作時，通過使冷卻負荷所需要的最小數目的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置工作，可以抑止過大的能量消耗。
根據本發明的第十三個方面，如第十一方面所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的控制方法，其中，在該盒子內空氣溫度高于預先設定的盒子內空氣溫度的上限，并且該盒子內的設備有損壞的危險的情況下，通過迅速地增加所述裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的所述風扇部件的轉數，以增大空氣量，而進入緊急工作狀態，從而增大冷卻能力和將該裝有發熱元件的盒子內的溫度降低至安全溫度區。工作時，可以避免由于高溫使該裝有發熱元件的盒子內的設備損壞。
根據本發明的第十四個方面，如第十一方面所述的裝有加熱元件的盒子的冷卻裝置，其中，所述裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置具有一個通知所述裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置處在緊急工作狀態的異常工作情況報警裝置。工作時，可以應付緊急情況。
根據本發明的第十五個方面，如第十一方面所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，其中，在該裝有發熱元件的盒子上安裝著太陽能電池，并可利用其產生的電能使所述裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置工作。工作時，可以產生該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置冷卻所需消耗的部分能量，因此可以節約能源。
根據本發明的第十六個方面，如第十一方面所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，其中，該裝置帶有一個利用帕爾帖(Peltier)效應來冷卻該裝有發熱元件的盒子的電子冷卻裝置。工作時，由于裝有發熱元件的盒子被冷卻，因此可以減少冷卻該裝有發熱元件的盒子的負荷。
現參照附圖來說明本發明的實施例。
(第一個實施例)圖1表示可說是構成本申請的發明的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置基本結構的第一個實施例。
該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的殼體1，為所謂的可安裝在裝有發熱元件的盒子外板上的外安裝式殼體。
下面來說明其內部結構。
在殼體1內形成一條室內空氣循環通道5，風扇部件3的室內空氣側風扇3A，將在該裝有發熱元件的盒子內的空氣(以后稱為室內空氣)，從室內空氣入口2吸入，然后通過熱交換元件4，并返回至該裝有發熱元件的盒子內部。
同時，殼體1內還形成一條室外空氣通道9，外部空氣通過室外空氣入口6被吸入，并通過熱交換元件4，風扇部件3的室外空氣側風扇3B和室外空氣出口8，排出至大氣中。
殼體1內設有一塊分隔板10，用于在基本上不漏氣的狀態下，將相應的空氣通道隔開，使該二個空氣通道互相獨立。另外，用于交換室外空氣和室內空氣的顯熱的熱交換元件4，放置在上述室外空氣通道9和室內空氣通道5的相交點處。
通過上述結構，當室外空氣溫度低時，該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置吸入室外空氣，并利用熱交換元件4，與該裝有發熱元件的盒子內的暖空氣進行熱交換，排出變暖的室外空氣，并將冷卻的空氣供給該盒子的內部。
結果，現有的冷卻裝置只需工作很短的時間，就可將該盒子內的溫度降低，從而可以節約能源。
另外，由于上述分隔板10使上述室外空氣通道9和室內空氣通道5相互獨立，該裝有發熱元件的盒子內的空氣，不會與室外空氣混合，因此，可防止室外空氣中所含的灰塵進入該裝有發熱元件的盒子內部，從而，灰塵對該裝有發熱元件盒子內的設備不會有不利影響。
(第二個實施例)圖2表示根據本申請的發明的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的第二個實施例。
在構成該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的殼體1的一個壁面上，設有與裝有發熱元件的盒子連通的室內空氣入口2和室內空氣出口11；而在該殼體1的其他表面上，則相應地設有與室外空氣連通的室外空氣入口6和室外空氣出口8。在該殼體1內安裝著風扇部件3和熱交換元件4，該風扇部件3的回轉軸3C，與熱交換元件4的縱向方向(分層方向)平行，并與室內空氣的吹動方向垂直。
通過上述結構，室外冷空氣可從位于該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的下部的室外空氣入口6吸入，并通過熱交換元件4和風扇部件3的室外空氣側風扇3B，從位于該冷卻裝置上部的室外空氣出口8吹出。同時，被該裝有發熱元件的盒子加熱的空氣，可從位于該冷卻裝置上部的室內空氣入口2吸入；并通過該熱交換元件4和風扇部件3的室內空氣側風扇3A，從位于該冷卻裝置下部的室內空氣出口11吹出，使室內空氣與室外空氣進行熱交換。
另外，風扇部件3和熱交換元件4可以安裝在該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的殼體1的中心，使該風扇部件3的回轉軸3C和熱交換元件4的縱向方向為水平方向。這樣，熱交換的空間效率高，并且可將該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的殼體1作得較薄，使得安裝該冷卻裝置的工作容易進行。
(第三個實施例)圖3表示根據本申請的發明的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的第三個實施例。
在這個實施例中，在上述第二個實施例中加入了一個當室外空氣溫度高時，可對該裝有發熱元件的盒子進行輔助冷卻的空氣冷卻器12。
當例如夏季室外空氣溫度高時，該冷卻裝置停止工作，同時限制由該熱交換元件4進行的熱交換；而上述空氣冷卻器12則工作，對該裝有發熱元件的盒子進行輔助冷卻。
結果，可以解決在室外空氣溫度高時，所需的冷卻量增加的問題；同時當室外溫度低時，又可節約能源。
應當指出，雖然，在說明這個實施例時使用了術語“輔助冷卻”，但在非夏季和冬季的中間季節或類似情況下，該空氣冷卻器12可以不用作輔助冷卻，而是用作主要冷卻。另外，不言而喻，當在該裝有發熱元件的盒子中產生的熱量不非常大時，也可將該空氣冷卻器12用作主要冷卻。
(第四個實施例)圖4表示根據本申請的發明的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的第4個實施例。
在這個實施例中，該室內空氣入口2和室內空氣出口11的形狀，作成圓孔；并設置在該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的殼體1上。
一般，許多情況下，該裝有發熱元件的盒子的外殼體采用鋁制的蜂窩狀結構，或用鋁制成的中間夾有絕熱材料的結構；并且，許多情況下，可以用較簡單的工具進行加工。
在本實施例中，除了每一個上述實施例的結構之外，由于室內空氣入口2和室內空氣出口11作成圓形的孔，因此，在安裝該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置時，很容易在該盒子的壁板上加出這些孔。
(第五個實施例)圖5表示根據本申請的發明的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的第5個實施例。
在這個實施例中，除了上述第4個實施例的結構外，該室內空氣入口2和室內空氣出口11還分別帶有凸緣13。
結果，即使該裝有發熱元件的盒子的外壁板較厚，也容易安裝該室內空氣入口和出口，并可保證氣密性。
(第六個實施例)在這個實施例中，熱交換元件4的熱交換板都作成不透水的(沒有示出)。
結果，室外空氣中含有的濕氣，不會混入該裝有發熱元件的盒子內部，因此不會產生由于蒸汽冷凝等造成的、潮氣對該裝有發熱元件的盒子內的設備的不利影響。
(第七個實施例)
圖6表示根據本申請的發明的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的第7個實施例。
通過測量室外空氣溫度，當室外空氣溫度低時，停止該空氣冷卻器12的工作，并且進行熱交換。
同時，當室外空氣溫度高時，該空氣冷卻器12工作，而不進行熱交換。
通過進行上述控制，可以不致使熱交換和空氣冷卻器12的不必要工作造成過大的能量消耗，從而可以節約能源。
(第八個實施例)圖7表示根據本申請的發明的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的第8個實施例。
導線14(例如電源線和通訊線)從該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，通過上述室內空氣入口11或室內空氣出口2，與該裝有發熱元件的盒子內部連接，因此不需要單獨設置一個導線孔。
結果，可以減少將該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置安裝在裝有發熱元件的盒子上的工序數目。
(第九個實施例)圖8表示根據本申請的發明的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的第9個實施例。
安裝該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置A時，使其主體的一部分或全部嵌入一個裝有發熱元件的盒子B的壁板(外壁)中，這樣可減小突出部分。
(第十個實施例)圖9表示根據本申請的發明的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的第10個實施例。
該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置A安裝在該裝有發熱元件的盒子B的頂板上，這樣可以解決在該裝有發熱元件的盒子B的外周邊側面部分周圍沒有足夠的安裝空間的問題。
(第十一個實施例)圖10為表示溫度和空調工作之間的相關關系的圖；圖11為本實施例的示意圖；圖12為控制流程圖。
在這些圖中，盒內空氣溫度傳感器1測量該裝有發熱元件的盒子中的空氣溫度；而室外空氣溫度傳感器2測量室外空氣溫度；風扇部件3可根據盒子內的空氣溫度，增加或減小吹出的空氣量。
一個空氣熱交換式空調4，通過使該裝有發熱元件的盒子內的空氣和室外空氣之間進行空氣對空氣的熱交換，冷卻該裝有發熱元件的盒子。一個致冷劑式的空調5，利用致冷劑冷卻該裝有發熱元件的盒子。與致冷劑式空調5比較，該空氣熱交換式空調4的優點是，因為不需要壓縮致冷劑，因此冷卻所需要的能量消耗較小。
通過根據盒子中的空氣溫度和室外空氣溫度，有選擇地使用該空氣熱交換式的空調4和致冷劑式的空調5，可以比只使用致冷劑式的空調的通常的冷卻裝置，減小冷卻該裝有發熱元件的盒子所需的能量消耗量。
應當注意，如果使用利用液體進行冷卻的空調，代替該致冷劑式的空調5，工作上并沒有什么區別，也沒有什么不同的優點。
盒內空氣溫度檢測裝置6向一個設備啟動/停止決定裝置8傳送由上述盒內空氣溫度傳感器1測量的盒內溫度；而室外空氣溫度檢測裝置7則向設備啟動/停止決定裝置8傳送由上述室外空氣溫度傳感器2測量的室外空氣溫度。當室外空氣溫度較低，和將盒內空氣溫度減去室外空氣溫度得出的溫差大于預先設定的溫差T1，并且盒內空氣溫度低于或等于預先設定的溫度T2時，該設備啟動/停止決定裝置8使該空氣熱交換式空調4工作，而使該致冷劑式空調5停止工作。
當室外空氣溫度較高，和上述溫差小于或等于預先設定的溫差T1，并且盒內空氣溫度比預先設定的溫度T2高時，則該設備啟動/停止決定裝置8使上述空氣熱交換式空調4停止，而使上述致冷劑式空調5工作。
另外，當室外空氣溫度較低，和上述溫差大于預先設定的溫差T1，而盒內空氣溫度高于預先設定的溫度T2時，則該設備啟動/停止決定裝置8使該空氣熱交換式空調4和致冷劑式空調5一起工作。
在冷卻負荷小的低溫區，工作能量消耗大的致冷劑式空調5被停止；而在冷卻負荷大的高溫區，由于室外空氣溫度高，與盒內空氣溫度的溫差小，這時通過熱交換進行冷卻已不可能，因此，空氣熱交換式空調4停止工作。在中間溫度區，該空氣熱交換式空調4工作以減輕盒中的冷卻負荷，從而可減小上述致冷劑式空調5的工作時間。通過這種控制，可以在冷卻該裝有發熱元件的盒子時，減小冷卻所需要的能源消耗量。
(第十二個實施例)
圖13表示根據第12個實施例的控制流程，圖14表示該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的安裝狀態。
如圖14所示，在該裝有發熱元件的盒子上，安裝著多個裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置。
下面來說明控制流程。
盒內空氣溫度檢測裝置6向一個步進工作式發令裝置9傳送由上述盒內空氣溫度傳感器1測量的盒內空氣溫度；而室外空氣溫度檢測裝置7向一個步進工作式發令裝置9傳送由上述室外空氣溫度傳感器2測量的室外空氣溫度。如果盒內空氣溫度與室外空氣溫度之差大于預先設定的溫差T1，則該步進工作式發令裝置9使停下來的上述多個裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置中的一個裝置工作。
接著，如果該步進工作式發令裝置9檢測到該盒內空氣溫度與室外空氣溫度之差還大于預先設定的溫差T1，則該步進工作式發令裝置9，使上述停下來的多個裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置中的另一個裝置工作。
上述控制一直重復至該步進工作式發令裝置9檢測到盒內空氣溫度與室外空氣溫度之差小于或等于預先設定的溫差T1為止。
同時，在停止情況下，如果該步進工作式發令裝置9檢測到傳送的盒內空氣溫度與室外空氣溫度之差小于預先設定的溫差T1′，則該步進工作式發令裝置9使在工作的上述多個裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置中的一個裝置停止工作。
如果該步進工作式發令裝置9檢測到傳送的盒內空氣溫度與室外空氣溫度之差仍小于預先設定的溫差T1′時，則該步進工作式發令裝置9使在工作的上述多個裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置中的另一個裝置停止工作。
上述控制一直重復至該步進工作式發令裝置9檢測到的盒內空氣溫度與室外空氣溫度之差大于或等于預先設定的溫差T1′為止。
通過這種控制，可以使只是為了將該裝有發熱元件的盒子內的溫度保持在設定溫度范圍內必需的上述裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置工作，從而不會浪費過多的能源。
另外，通過設定溫差T1和T1′，可以避免該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，在很短的時間內，重復啟動和停止。
(第十三個實施例)
圖15為表示根據第13個實施例的溫度與空氣量的相關關系的圖；圖16表示其控制流程。
如圖16所示，上述盒內空氣溫度檢測裝置6向一個空氣量設定裝置10傳送由上述盒內空氣溫度傳感器1測量的盒內空氣溫度。在盒內空氣溫度高于預先設定的盒內空氣溫度上限T3和有損壞盒內設備的危險的情況下，該空氣量設定裝置10，通過迅速增加風扇部件3的轉數，增加空氣量，而進入緊急工作狀態。
結果，該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的冷卻能力增大，使盒內空氣溫度降低。當由該盒內空氣溫度檢測裝置6傳送的盒內空氣溫度低于預先設定的溫度T4，并達到安全溫度區域時，該空氣量設定裝置10通過降低風扇部件3的轉數，將空氣量回復至穩態水平，而進入穩態工作狀態。
另外，通過設定溫度差T3和T4，可以避免該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，在很短的時間內重復增加或減少空氣量。
通過進行這種控制，可使盒內的溫度保持在預先設定的水平或更低，從而可避免由于熱而損壞盒子內的設備。
(第十四個實施例)圖17表示根據第14個實施例的控制流程。如圖所示，當進入緊急工作狀態時，該空氣量設定裝置10通知一個異常工作狀態報警裝置11。
該異常工作狀態報警裝置11可以是直接通知設備管理者的一種裝置，例如，一個蜂鳴器，一個燈泡或一個七段顯示器；或者該報警裝置可以是利用一種通訊裝置通知一個監視裝置的裝置。
結果，該設備的管理者可以去處理緊急情況。
(第十五個實施例)圖18表示第15個實施例。
如圖所示，在一個裝有發熱元件的盒子B上安裝著太陽能電池12，并利用該太陽能電池產生的電力，使裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置A工作。
結果，可以產生該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置A冷卻所需的一部分能量消耗量，因此可以節約能源。
(第十六個實施例)圖19表示第16個實施例。
如圖所示，在該裝有發熱元件的盒子上安裝著一個利用帕爾帖效應進行冷卻的電子冷卻裝置13。
這個電子冷卻裝置13可以冷卻該裝有發熱元件的盒子B，并可以減小由該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置A所承受的冷卻負荷。由于這樣，該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的工作時間可以縮短，從而可節約能源。
應當指出，雖然在這個實施例中表示同時使用了太陽能電池12的裝置，但不言而喻，只可以使用電子冷卻裝置13。
如上所述，根據本發明，由于可得到一種能節約能源的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，并且該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置安裝在一個裝有發熱元件的盒子的壁板上，其優點是，安裝工作容易進行，并且在該盒子內不需要有安裝冷卻裝置的空間。
另外，由于該風扇部件的回轉軸與熱交換元件的縱向平行，并與室內空氣的吹出方向垂直這種布局形式，因此，該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的殼體可以作得較薄和較緊湊，使該冷卻裝置的安裝容易進行。
另外，由于裝有上述空氣冷卻器，可以在室外空氣溫度較高時，對裝有發熱元件的盒子進行輔助冷卻，因此可以解決當室外空氣溫度較高時，所需的冷卻室增加的問題，并同時可以在室外空氣溫度較低時，節約能源。
另外，室內空氣入口和室內空氣出口的形狀都作成圓孔，并且設置在該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的殼體中。因此，工作時，在安裝該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置時，在該盒子的壁板上制造上述圓孔的加工容易進行。
另外，室內空氣入口和室內空氣出口都分別帶有凸緣，因此，即使該裝有發熱元件的盒子壁板較厚，也容易安裝該空氣入口和出口，并可保證氣密性。
另外，由于該熱交換元件的熱交換板作成不透水的，因此，在工作時，不會由于蒸汽冷凝等造成潮氣對在該裝有發熱元件的盒子內的設備有不利影響。
另外，由于對該冷卻裝置進行控制，使得當室外空氣溫度低時，空氣冷卻器停止工作，而進行熱交換；但當室外空氣溫度較高時，則不進行熱交換，而使空氣冷卻器工作；由于沒有熱交換和沒有致冷機的不必要的工作造成的過大的能量消耗，因此可以節約能源。
又由于使用上述室內空氣入口或室內空氣出口，在該裝有發熱元件的盒子和裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置間進行布線，因此不需要再在該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置中，單獨地作出布線孔，這樣，可減小安裝的工序數目。
另外，由于安裝該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置時，使其主體的一部分或全部嵌入該裝有發熱元件的盒子的壁板和門中，因此，在該盒子外周邊表面上的突出部分較小。
又由于可通過將該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置安裝在該裝有發熱元件的盒子的頂板上，因此可以解決在該裝有發熱元件的盒子的外周邊側面部分周圍，沒有安裝空間的問題。
如上所述，可以對該冷卻裝置進行控制，使得當室外空氣溫度比盒子內空氣溫度低很多時，使致冷劑式的空調停止工作，而使空氣熱交換式空調工作；同時當室外空氣溫度較高時，使該空氣熱交換式空調停止，而使該致冷劑式空調工作。因此，由于該致冷劑式空調不進行沒有必要的工作，所以可以節約能源。
又由于通過將工作的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的數目，設定為冷卻負荷所需的最小數目，因此可以抑制不必要的能量消耗。
另外，如果盒子內空氣溫度比預先設定的溫度高，則通過增加該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的風扇部件吹出的空氣量，可以在緊急情況時，降低該裝有發熱元件的盒子內的溫度，從而可以避免由于高溫造成的，該裝有發熱元件的盒子內的設備的損壞。
權利要求
1.一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，它包括一個室內空氣通道，吸入一個裝有發熱元件的盒子中的空氣，并將該裝有發熱元件的盒子中的空氣，返回至該裝有發熱元件的盒子內部，使空氣在該裝有發熱元件的盒子中循環；一個用于吸入室外空氣并將吸入的室外空氣排出至外面去的室外空氣通道；一個使該二個空氣通道互相獨立的分隔板；一個用于輸送在該室外空氣通道和室內空氣通道中的空氣的風扇部件；和一個放置在該室外空氣通道和室內空氣通道的交點處，使室外空氣和室內空氣的顯熱進行交換的熱交換元件；其中，該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置安裝在該裝有發熱元件的盒子的壁板外面。
2.一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，它包括一個具有與該裝有發熱元件的盒子連通的室內空氣入口和室內空氣出口，以及與室外空氣連通的室外空氣入口和室外空氣出口的殼體；和一個安裝在該殼體中的風扇部件和熱交換元件，該風扇部件的回轉軸與熱交換元件的縱向平行，并與室內空氣的吹出方向垂直。
3.如權利要求1或2所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，它還包括一個當室外空氣溫度較高時，用于輔助冷卻該裝有發熱元件的盒子的空氣冷卻器。
4.如權利要求1或2所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，其中，該室內空氣入口和室內空氣出口的形成作成圓孔，并設置在該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的殼體上。
5.如權利要求4所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，其中，該室內空氣入口和室內空氣出口分別帶有凸緣。
6.如權利要求1或2所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，其中，該熱交換元件的熱交換板作成不透水的。
7.如權利要求3所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的控制方法，其中，安裝在該裝有發熱元件的盒子的壁板上的空氣冷卻器的工作和停止，由室外空氣溫度控制。
8.如權利要求1或2所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置在該裝有發熱元件的盒子上的安裝方法，與該裝有發熱元件的盒子內部連通的室內空氣入口或室內空氣出口，可用于布線，因此不需要重新單獨制造一個布線用孔。
9.如權利要求1或2所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，其中，裝配時，該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的主體的一部分或全部，嵌入該裝有發熱元件的盒子的壁板(外壁)和一個可打開的門中。
10.一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，它包括一個室內空氣通道，吸入一個裝有發熱元件的盒子中的空氣，并將在該裝有發熱元件的盒子中的空氣，返回至該裝有發熱元件的盒子內部，使空氣在該裝有發熱元件的盒子中循環；一個用于吸入室外空氣并將吸入的室外空氣排出至外面去的室外空氣通道；一個使該二個空氣通道互相獨立的分隔板；一個用于輸送在該室外空氣通道和室內空氣通道中的空氣的風扇部件；和一個放置在該室外空氣通道和室內空氣通道的交點處，使室外空氣和室內空氣的顯熱進行交換的熱交換元件；其中，該裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置安裝在該裝有發熱元件的盒子的頂板上。
11.一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的控制方法，該冷卻裝置包括一個用于測量該裝有發熱元件的盒子內部溫度的盒內空氣溫度傳感器；一個用于測量室外空氣溫度的室外空氣溫度傳感器；一個用于將冷卻空氣吹入該盒子中的風扇部件；一個利用盒子內空氣與室外空氣之間空氣對空氣熱交換方式，使該裝有發熱元件的盒子冷卻的空氣熱交換式空調；和一個使用致冷劑，使該裝有發熱元件的盒子冷卻的致冷劑式空調；所述方法包括下列步驟當將盒內空氣溫度減去室外空氣溫度得出的溫差大于預先設定的溫差T1時，使所述空氣熱交換式空調工作；和當盒子內空氣溫度高于預先設定的溫度T2時，使所述致冷劑式空調工作，以減少冷卻該裝有發熱元件的盒子所需的能量。
12.如權利要求1所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的控制方法，其中，步進工作式發令裝置根據盒子內空氣溫度檢測裝置和室外空氣溫度檢測裝置得到的該盒子內的冷卻負荷，改變要工作的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的數目。
13.如權利要求11所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的控制方法，其中，在該盒子內空氣溫度高于預先設定的盒子內空氣溫度的上限，并且該盒子內的設備有損壞的危險的情況下，通過迅速地增加所述裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置的所述風扇部件的轉數，以增大空氣量，而進入緊急工作狀態，從而增大冷卻能力并將該裝有發熱元件的盒子內的溫度降低至安全溫度區。
14.如權利要求11所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，其中，所述裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置具有一個通知所述裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置處在緊急工作狀態的異常工作情況報警裝置。
15.如權利要求11所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，其中，在該裝有發熱元件的盒子上安裝著太陽能電池，利用其產生的電能使所述裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置工作。
16.如權利要求11所述的裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置，其中，該裝置帶有一個利用帕爾帖效應來冷卻該裝有發熱元件的盒子的電子冷卻裝置。
全文摘要
一種裝有發熱元件的盒子的冷卻裝置,它包括:吸入盒子中的空氣并將其返回至盒子內部的室內空氣通道;吸入室外空氣并將其排到外面的室外空氣通道;使二個空氣通道互相獨立的分隔板;輸送室外空氣通道和室內空氣通道中的空氣的風扇部件;放置在二個通道的交點處使室外空氣和室內空氣的顯熱進行熱交換的熱交換元件;冷卻裝置安裝在盒子的壁板外面。在冷卻裝有發熱元件的盒子時節約能源,并且在該盒子內不需要有安裝該冷卻裝置的空間。
文檔編號H05K7/20GK1289227SQ0012045
公開日2001年3月28日 申請日期2000年7月10日 優先權日1999年9月17日
發明者最首和樹, 松本睦彥, 多田喜一, 小林芳久 申請人:松下精工株式會社