JP2002043783A

JP2002043783A - 電気部品収納盤

Info

Publication number: JP2002043783A
Application number: JP2000223442A
Authority: JP
Inventors: Kenji Isobe; 賢司磯部; Takashi Kanari; 隆金成; Hiroaki Takagawa; 裕朗高川; Shiro Chiba; 司郎千葉; Yuichi Shibata; 裕一柴田; Noboru Sakurai; 昇桜井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】簡便な方法で筺体内の温度上昇を防止すること
によって、筺体内実装密度を向上させ、さらに簡便な方
法で製作可能な電気部品収納盤。【解決手段】制御用機器７２と筐体外部に密着してヒー
トパイプ９を設けることによって筐体内の温度上昇を低
減し、さらに、フレームならびに天井板１、底板２に曲
折して設けた切片を機械的に連結固定することによっ
て、良好な製造性と保護等級を有する電気部品収納盤を
提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電所、変電所等
で内部に制御用機器，電気用品等を搭載した電気部品収
納盤に係り、特に内部実装密度を向上させることが可能
で、かつ簡便な組み立てができる筐体を有する電気部品
収納盤に関する。なお、ここでいう電気部品収納盤と
は、配電盤，制御盤，監視盤，保護リレー盤等の総称で
ある。

【０００２】

【従来の技術】発電所や変電所などで各種機器の制御お
よび出力調整を司る制御用機器は、一般に周囲を外壁で
囲われた筐体内部に搭載され、コントロール室などに集
中して設置されることが多い。コントロール室では、各
制御用機器があらかじめ設定された内容で運転されてい
るか、正常値からの逸脱時に表示されるアラームの有無
など運転員が監視および調整することになる。

【０００３】今、一つの発電所の例をとってみても制御
機器の種類および数は膨大なものであり、広大な制御お
よび監視室設置面積が必要となっている。したがって、
運転員は正常な動作を確認するために膨大な表示機器を
広い範囲で監視することが必要となっている。

【０００４】一方、昨今の制御機器のディジタル化によ
って各機器は飛躍的な小型化が進められている反面、そ
れらが設置される環境特に周囲温度の制限は、その寿命
の確保と相俟ってますます厳しくなってきている。

【０００５】さらに、最新のディジタル機器において
は、埃の蓄積などに対してよりクリーンであることが、
安定動作上必要不可欠となってきているばかりでなく、
建築物の老朽化などによる漏水などに対しても事前に回
避し誤動作することなく安定に動作すること、すなわ
ち、電気部品収納盤自体に高い保護等級を常備すること
が求められている。また、筐体製作に際しては極力簡便
な製作法となる構造を採用することによって費用を削減
することが望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、電気
部品収納盤にあっては、制御および監視を効率的にしか
も確実に実施するために、極力制御用機器本体を小型化
するとともに筐体への実装を高密度化することによって
全設置面積を縮小することが、低コスト化とあいまって
重要な課題となっている。さらに、簡便に安定した性能
が維持できるような保護構造を確保することも大切であ
る。

【０００７】ここで従来の電気部品収納盤の代表的な筐
体内部の実装状況を説明する。図８は従来の筐体内での
制御用機器の搭載例を模式的に現した概念図、図９は図
８を側面からみた断面図を示したものである。筐体は上
部に天井板１、下部に底板２、これら両板１、２の四隅
に主フレーム３を配置し、更に両側面には側面板４を、
前方には前扉５をそして後方には後扉または固定板６を
取着して構成されている。この筐体内部には、垂直方向
にCPU、演算装置、入出力装置などの各種機能ユニット7
1、72、…、75が概ね均一な間隔をもって電気用品取付
けフレーム８に取り付けられている。なお、各種機能ユ
ニット71、72、…、75の集合体を機能ユニット群７と称
する。

【０００８】機能ユニット群７がこのように実装された
筐体内では、制御盤の稼動時に各制御用機器および電気
用品はそれぞれの消費電力に応じた熱量を発散してい
る。この発散熱量が筐体の容積に比べて十分に小さいも
のであれば、天井板１、側面板４あるいは扉５、固定板
６を通して放熱され、何ら機能ユニット群７の動作に熱
支障をきたすことはない。

【０００９】しかしながら、前述したように実装の高密
度化および低コスト化を促進しようとした場合には、単
位容積あたりの総発熱量は膨大となるので、筐体内温度
は機能ユニットの許容温度以上に上昇し、制御用機器、
電気用品の寿命を低減したり、誤作動を誘発する惧れが
ある。

【００１０】特に、発熱によって温度上昇した雰囲気
は、図９の矢印のように隙間を上昇して筐体上部で淀む
ことになり、上部に配設される機器では、寿命の低減、
誤作動の可能性がより大きくなる。

【００１１】このような現象は、従来講じられてきたよ
うな天井板、扉あるいは側面板に換気口を設けるような
対策では解決が難しく、また、換気ファンなどによる強
制冷却では、換気ファン用のスペース確保の問題や駆動
電力消費の問題等が発生し、低コスト化およびメンテナ
ンスフリーの方向から乖離していくことが懸念されてい
る。

【００１２】一方、前記筐体を製作するにあたっては図
10で示すように天井板１、底板２、主フレーム３の３ピ
ースに分けて製作し、その後それぞれを機械的に連結し
ていた。機械的な連結方法としては、連結部を拡大して
示した図11の溶接（矢印部）による方法あるいは同様に
図12に示したボルトおよびナットによる連結方法などが
ある。

【００１３】このうち、溶接による方法では溶接変形を
除去する工程が必要となり、時間的な面で製作性へ悪影
響を及ぼしていた。また、ボルトおよびナットによる方
法では、各フレーム外面に板厚分の段差が生じ、埃、あ
るいは保護等級の観点で悪影響を与えていた。

【００１４】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、簡便な方法で筐体内の温度上昇
を防止することによって、筐体内実装密度を向上させ、
さらに、簡便な方法で製作可能な電気部品収納盤を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の電気部品収納盤に係る発明は、
天井板と底板とをそれぞれ四隅において主フレームと連
結し、前面側に扉を、背面側に扉又は固定板を、両側面
に側面板をそれぞれ取着して筐体を形成し、その筐体内
部に制御用機器、電気用品等を装備してなる電気部品収
納盤において、前記制御用機器、電気用品等の発熱体に
ヒートパイプの蒸発部を密着させ、前記筐体の天井板、
側面板、扉あるいは固定板に前記ヒートパイプの凝縮部
を密着させたものである。

【００１６】また、請求項２に記載の電気部品収納盤に
係る発明は、天井板と底板とをそれぞれ四隅において主
フレームと連結し、前面側に扉を、背面側に扉又は固定
板を、両側面に側面板をそれぞれ取着して筐体を形成
し、その筐体内部に制御用機器、電気用品等を装備して
なる電気部品収納盤において、前記制御用機器、電気用
品等の相互間に整流板を配置して、前記筐体内部を垂直
方向に複数に区分すると共に、この整流板を底板に対し
て傾斜させて据え付けるようにしたものである。

【００１７】更に、請求項３に記載の電気部品収納盤に
係る発明は、天井板と底板とをそれぞれ四隅において主
フレームと連結し、前面側に扉を、背面側に扉又は固定
板を、両側面に側面板をそれぞれ取着して筐体を形成
し、その筐体内部に制御用機器、電気用品等を装備して
なる電気部品収納盤において、前記制御用機器あるいは
電気用品自体を利用して前記筐体内部を垂直方向に複数
に区分する補助整流板を設け、この補助整流板を底板に
対して傾斜させて据え付けるようにしたものである。

【００１８】更にまた、請求項４に記載の電気部品収納
盤に係る発明は、請求項２において、前記整流板の垂直
方向に最も高い位置に吸熱用部材と密着してヒートパイ
プの蒸発部を取着すると共に、前記筐体の天井板、側面
板、扉あるいは固定板に密着してヒートパイプの凝縮部
を取着するようにしたものである。

【００１９】また更に、請求項５に記載の電気部品収納
盤に係る発明は、請求項２において、前記整流板によっ
て垂直方向に区分されて生じた空間部の高温部に接する
筐体に放熱フィンを取着するようにしたものである。

【００２０】また更に、請求項６に記載の電気部品収納
盤に係る発明は、天井板と底板とをそれぞれ四隅におい
て主フレームと連結し、前面側に扉を、背面側に扉又は
固定板を、両側面に側面板をそれぞれ取着して筐体を形
成し、その筐体内部に制御用機器、電気用品等を装備し
てなる電気部品収納盤において、前記天井板ならびに底
板に開口部を有する換気口を形成すると共に、底板換気
口に対向する設置床面に床下と連通する連通口を設ける
ようにしたものである。

【００２１】また更に、請求項７に記載の電気部品収納
盤に係る発明は、天井板と底板とをそれぞれ四隅におい
て主フレームと連結し、前面側に扉を、背面側に扉又は
固定板を、両側面に側面板をそれぞれ取着して筐体を形
成し、その筐体内部に制御用機器、電気用品等を装備し
てなる電気部品収納盤において、前記の扉の上面ならび
に下面に換気口を形成すると共に、下面換気口に対向す
る設置床面に床下と連通する連通口を設るようにしたも
のである。

【００２２】また更に、請求項８に記載の電気部品収納
盤に係る発明は、天井板と底板とをそれぞれ四隅におい
て主フレームと連結し、前面側に扉を、背面側に扉又は
固定板を、両側面に側面板をそれぞれ取着して筐体を形
成し、その筐体内部に制御用機器、電気用品等を装備し
てなる電気部品収納盤において、天井板ならびに底板の
フレームに突出部を一体に設け、この突出部を筐体内側
に曲折して天井板固定用切片および底板固定用切片と
し、前記主フレームの端部に一体的に突出部を設け、こ
の突出部を筐体内側に曲折して主フレーム側固定用切片
とし、これら天井板固定用切片および底板固定用切片と
主フレーム側固定用切片とを機械的に連結固定するよう
にしたものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に
ついて示したものであり、図１（ａ）は高密度実装され
た筐体内部を側面から見た断面図、図１（ｂ）はそのＢ
−Ｂ矢視横断面図である。CPU、演算装置、入出力装置
などの各種機能ユニット71、72、…、75から成る機能ユ
ニット群７は、筐体内の縦フレーム８に固定取り付けら
れている。

【００２４】この実施形態では、５個の機能ユニットが
取り付けられている。更に、機能ユニット72と天井板１
の間にはヒートパイプ９が設置され、その蒸発部10は前
記機能ユニット72の後部上壁と密着し、その凝縮部11は
天井板１の外側で密着して構成されている。

【００２５】このような構成によれば、機能ユニット72
で発熱した熱量は密着して取り付けられたヒートパイプ
蒸発部10に吸収され、ヒートパイプ９の作用によって筐
体内部の温度を高めることなく筐体上部の天井板１の外
部に導かれる。この時ヒートパイプ凝縮部11は外部の冷
気によって冷却され、ヒートパイプの動作は持続される
ことになる。

【００２６】したがって、機能ユニット72から発生する
熱量は筐体内部温度を上昇させることなく外部に放出さ
れ、よって、筐体内部の温度上昇は低減され、ヒートパ
イプ９を取り付けた機能ユニット72ばかりでなく、すべ
ての機能ユニットは全寿命を通して良好な機能を発揮で
きることになる。

【００２７】この時、ヒートパイプを取り付ける機能ユ
ニットとしては、最も発熱量の大きいユニットにするこ
とが最も大きい効果が期待できることはもちろんであ
り、複数のユニットに取り付けて良いことはもちろんで
ある。さらに、ヒートパイプの蒸発部10は、機能ユニッ
ト中で最も高温部（高発熱部）に取り付けるほど大きな
効果が得られる。

【００２８】図２は図１の変形例を示し、ヒートパイプ
9の凝縮部11に熱放熱フィン12を設けた例を示したもで
あり効果は倍増する。この例と同様に蒸発部に吸熱用部
材を設けることも可能である。

【００２９】図３は本発明の第２の実施の形態を示す側
面断面図を示す。この例での整流板13_１…13_３は機能ユ
ニット71と72間、72と73間、ならびに74と75間に設置
し、しかも、隣合う整流板13_１と13_２、13_２と13_３同士
では傾斜方向を異ならせた構成としている。ここで、こ
の整流板13_１…13_３は筐体の四辺すなわち前および後
扉、両側面板と密封して接触する必要はなく、適度の隙
間を有していても良い。なお、15は整流板13_３の直ぐ下
の高温部に設けた放熱フィンであり、高温部の熱を効率
良く筐体外部へ放散させるためのものである。

【００３０】本実施の形態によれば、整流板13_１…13_３
を機能ユニット間に設置することによって、各機能ユニ
ットで発生した熱は各整流板によって隣合う整流板同士
で異なった位置に整流されるとともに、整流板を越えて
移動することが格段に低減されるので、筐体内で発生し
た熱は適度に分散される。

【００３１】また、隣合う整流板同士の傾斜方向を異な
らたせたことによって、整流板間での高温域が異なった
位置で生じることになり、前後扉、側面板からの放熱が
より効率的に行われることになる。しかも、放熱フィン
15の放熱作用により局部的な温度上昇は防止される。こ
こで、整流板で区分する位置は機能ユニットの消費電力
が概ね同一となるように行うことが効率的であることは
もちろんである。

【００３２】図３には、整流板の最も上部、すなわち整
流板で区分された空間部の中で最も高温部にヒートパイ
プ９の蒸発部10を設置し、他端の凝縮部11を天井板１の
外部に密着させた例を示している。この場合には、整流
板によって、一箇所に集められた高温部の熱をヒートパ
イプの機能を利用することによって速やかに筐体外部に
放出することが可能となり、更に、温度上昇低減効果は
倍増するものとなる。なお、ヒートパイプを設置する位
置としては、最も温度上昇が大きい位置が最も効果が大
きいことはもちろんであり、複数の位置に設置して良い
ことは言うまでもない。以上説明したヒートパイプ凝縮
部の取付け位置は、天井板外部に限定するものではなく
ヒートパイプ機能を確保できる範囲で低温部であればな
んら構わない。

【００３３】また、図４のように機能ユニット端部から
補助整流板14_１…14_３を設置して整流板の機能の一部を
機能ユニット自体に負わせるようにしても良い。なお、
図中15_１および15_２は補助整流板の直ぐ下の高温部に設
けた放熱フィンである。

【００３４】図５は本発明の第３の実施の形態を示す側
面断面図である。この実施形態は筐体の天井板１ならび
に底板２にそれぞれ通気口16および17を設けると共に、
底板通気口17と対向する設置床面18に床下との連通口19
を設け、更に通気口17に防塵フィルタ20を設けるように
している。

【００３５】こうした構成では筐体内部の温度上昇にと
もなう流体の流れ（矢印）によって、年間を通して低温
に維持されている床下の空気が筐体内部に導入されるこ
とになり、筐体内部の温度上昇はより低減されることに
なる。さらに、床下に図示していない空調ダクトを取り
込むことによって、設置面を狭めることなくより低温の
空気が導入されることになり、温度上昇はさらに低減さ
れる。加えて、通気口17に防塵フィルター20を設けるこ
とにより、防塵および防虫処置を施すことができ、電気
部品に有害な影響を及ぼしかねない埃、微小動物および
昆虫などが入り込むのを防止している。

【００３６】図６は、本発明の第４の実施形態の一部を
示す断面図である。この実施の形態は、天井板１および
底板２に通気口を設ける代わりに、後扉６の上面ならび
に下面に通気口21、22を設けると共に、対向する設置床
面18に床下との連通口19を設けたものである。後扉６に
通気口21、22を設けた構成は、底部分がケーブル導入口
などとして利用されている場合などにより有効となる。

【００３７】図７は本発明の第５の実施の形態を示す図
であり、底板２と主フレーム３との連結部を拡大して示
している。本実施の形態では、底板２を構成するフレー
ム23の隅に突出部24を設け、この突出部24を内側に直角
に曲折して底板固定用切片25を形成する。一方、主フレ
ーム３の端部を直角に曲折してフレーム下部固定用切片
26を設けるとともに、これら底板固定用切片25、フレー
ム下部固定用切片26を溶接、接着剤等の機械的な連結手
段で連結する。ここで、図７（ａ）は、連結固定前の外
観図、図７（ｂ）は、（ａ）におけるｂ矢視図、図７
（ｃ）は、連結固定詳細図を示している。また、主フレ
ームは他端で天井板とも同様に連結されている。

【００３８】なお、機械的な連結方法として図７（ｃ）
で示すように、溶接部位がそれぞれ底板２、主フレーム
部材から曲折して設けられた固定切片25、26の先端部で
実施されることから、枠フレーム面および主フレーム面
と溶接面とは同一平面上になく、しかも高い剛性をもつ
フレーム角部27を介することになり、溶接部の溶接ひず
みは、底板、主フレームに対して影響はほとんど皆無と
なる。

【００３９】よって、製作工程でのひずみ除去工程は不
要となり簡便安価な製作方法が提供され、組み立てに要
するコストは激減することになる。さらに、無塗装の金
属肌仕上げの筐体とした場合でも溶接部とフレーム表面
とが離れていることから溶接部の変色がフレーム表面に
現れることがなく、鮮明な金属肌仕上げを達成すること
ができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明の電気部品収納盤は、内部に収納
する機能ユニットを高密度に実装する場合にも筐体内部
温度を過度に上昇させることないので、機能ユニットの
寿命を低減したり、誤作動を誘発する惧れがない。した
がって、機能ユニットの寿命を通して十分に動作させる
ことができる。加えて、埃の蓄積および保護等級の欠如
などの有害な現象も事前に防止できる。さらに、製作時
には簡便な構造および手法を採用したことによって製作
費用を削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態を示す側断
面図，（ｂ）はそのＢ−Ｂ矢視横断面図。

【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す側断
面図。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す側断面図。

【図４】本発明の第２の実施の形態の変形例を示す側断
面図。

【図５】本発明の第３の実施の形態を示す側断面図。

【図６】本発明の第４の実施の形態を示す側断面図。

【図７】（ａ）は本発明の第５の実施の形態におけるフ
レーム連結固定部の部分拡大図，（ｂ）はそのｂ矢視
図，（ｃ）は連結固定詳細図。

【図８】従来の筐体の電気用品設置状況例を示す外観
図。

【図９】従来の筐体の電気用品設置状況例を示す側面か
ら見た断面図。

【図１０】従来の筐体の構成方法を示す分解図。

【図１１】従来の筐体における底面と主フレームとの連
結固定部の一例について示す部分拡大図。

【図１２】従来の筐体における底面と主フレームとの連
結固定部の他の例について示す部分拡大図。

【符号の説明】

１…天井板、２…底板、３…主フレーム、４…側面板、
５…前扉、６…後扉または固定板、７…機能ユニット
群、８…電気用品取り付けフレーム、９…ヒートパイ
プ、10…蒸発部、11…凝縮部、12…熱放熱フィン、13…
整流板、14…補助整流板、15…放熱フィン、16…通気口
（天井板）、17…通気口（底板）、18…設置床面、19…
連通口、20…防塵フィルタ、21…通気口（扉上面）、22
…通気口（扉下面）、23…フレーム、24…突出部、25…
底板固定用切片、26…フレーム下部固定用切片、27…フ
レーム角部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高川裕朗東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中事業所内 (72)発明者千葉司郎東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中事業所内 (72)発明者柴田裕一東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中事業所内 (72)発明者桜井昇東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中事業所内Ｆターム(参考） 5E322 AA01 BA01 BA03 BA05 BC01 DB10 EA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】天井板と底板とをそれぞれ四隅において
主フレームと連結し、前面側に扉を、背面側に扉又は固
定板を、両側面に側面板をそれぞれ取着して筐体を形成
し、その筐体内部に制御用機器、電気用品等を装備して
なる電気部品収納盤において、前記制御用機器、電気用品等の発熱体にヒートパイプの
蒸発部を密着させ、前記筐体の天井板、側面板、扉ある
いは固定板に前記ヒートパイプの凝縮部を密着させたこ
とを特徴とする電気部品収納盤。
【請求項２】天井板と底板とをそれぞれ四隅において
主フレームと連結し、前面側に扉を、背面側に扉又は固
定板を、両側面に側面板をそれぞれ取着して筐体を形成
し、その筐体内部に制御用機器、電気用品等を装備して
なる電気部品収納盤において、前記制御用機器、電気用品等の相互間に整流板を配置し
て、前記筐体内部を垂直方向に複数に区分すると共に、
この整流板を底板に対して傾斜させて据え付けたことを
特徴とする電気部品収納盤。
【請求項３】天井板と底板とをそれぞれ四隅において
主フレームと連結し、前面側に扉を、背面側に扉又は固
定板を、両側面に側面板をそれぞれ取着して筐体を形成
し、その筐体内部に制御用機器、電気用品等を装備して
なる電気部品収納盤において、前記制御用機器あるいは電気用品自体を利用して前記筐
体内部を垂直方向に複数に区分する補助整流板を設け、
この補助整流板を底板に対して傾斜させて据え付けたこ
とを特徴とする電気部品収納盤。
【請求項４】請求項２において、前記整流板の垂直方
向に最も高い位置に吸熱用部材と密着してヒートパイプ
の蒸発部を取着すると共に、前記筐体の天井板、側面
板、扉あるいは固定板に密着してヒートパイプの凝縮部
を取着したことを特徴とする電気部品収納盤。
【請求項５】請求項２において、前記整流板によって
垂直方向に区分されて生じた空間部の高温部に接する筐
体に放熱フィンを取着したことを特徴とする電気部品収
納盤。
【請求項６】天井板と底板とをそれぞれ四隅において
主フレームと連結し、前面側に扉を、背面側に扉又は固
定板を、両側面に側面板をそれぞれ取着して筐体を形成
し、その筐体内部に制御用機器、電気用品等を装備して
なる電気部品収納盤において、前記天井板ならびに底板に開口部を有する換気口を形成
すると共に、底板換気口に対向する設置床面に床下と連
通する連通口を設けたことを特徴とする電気部品収納
盤。
【請求項７】天井板と底板とをそれぞれ四隅において
主フレームと連結し、前面側に扉を、背面側に扉又は固
定板を、両側面に側面板をそれぞれ取着して筐体を形成
し、その筐体内部に制御用機器、電気用品等を装備して
なる電気部品収納盤において、前記の扉の上面ならびに下面に換気口を形成すると共
に、下面換気口に対向する設置床面に床下と連通する連
通口を設けたことを特徴とする電気部品収納盤。
【請求項８】天井板と底板とをそれぞれ四隅において
主フレームと連結し、前面側に扉を、背面側に扉又は固
定板を、両側面に側面板をそれぞれ取着して筐体を形成
し、その筐体内部に制御用機器、電気用品等を装備して
なる電気部品収納盤において、天井板ならびに底板のフレームに突出部を一体に設け、
この突出部を筐体内側に曲折して天井板固定用切片およ
び底板固定用切片とし、前記主フレームの端部に一体的
に突出部を設け、この突出部を筐体内側に曲折して主フ
レーム側固定用切片とし、これら天井板固定用切片およ
び底板固定用切片と主フレーム側固定用切片とを機械的
に連結固定したことを特徴とする電気部品収納盤。