JP2007288912A - 制御盤ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく放熱することができ、しかも放熱効率が低下したりメンテナンスのための手間がかからない制御盤ボックスを提供する。
【解決手段】制御機器１１を収容するボックス本体１０の外側背面に、流入端部がボックス本体１０の上部に連通接続されるとともに流出端部がボックス本体１０の下部に連通接続される熱伝導率の高いアルミニウムの管材よりなる冷却用金属管２０が配設されている。ボックス本体１０内の加熱された空気を送風ファン３０により冷却用金属管２０に送り外気と熱交換させて冷却させてからボックス本体１０内に戻す。
【選択図】図２

Description

本発明は、機械装置の作動を制御する制御機器を内部に収容する制御盤ボックスに関する。

この種の制御盤ボックスには、例えば下記の特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１の制御盤ボックスおいては、ボックス本体内に収容された制御機器がその作動によって発熱するために、発熱する制御機器をヒートシンクに接触させて放熱させて冷却している。この制御盤ボックスにおいては、ヒートシンクは略半分がボックス本体内にあり、残り半分がボックス本体外に露出しており、ボックス本体内においては、ヒートシンクの内側上端部に取り付けられた内部ファンによってボックス本体内に滞留する空気を強制的にヒートシンク内に送り込んでヒートシンクの内側下端部に形成された開口部から冷却後の空気を送り出すようにしている。また、ボックス本体外においては、ヒートシンクの外側下端部に取り付けられた外部ファンによってヒートシンク内に外気を送り、ヒートシンクの外側上端部に形成された開口部から熱交換して温度上昇した空気を送り出している。
特開平３−１２６２９３号公報

ところで、この種の制御盤ボックスは、主に工作機械等の機械装置とともに工場に設置されている。このような工場では、塵、埃及び油のミストが空気中に飛散していて、外部ファンを運転させると空気中に飛散している塵、埃及び油のミストがヒートシンクに吹き付けられてヒートシンクの放熱部の表面に塵と埃が油によりヘドロ状に固着して放熱が阻害されるという問題があった。この問題は外部ファンの吸気側にフィルタを設けることにより相当程度解決されるが、そのようにすると塵、埃及び油等がフィルタに付着するのでフィルタ交換が必要となり、そのメンテナンスが面倒であった。

また、上記のような外部ファンを用いることなく放熱させる制御盤ボックスとして、ボックス本体に熱伝導率の高い金属板を使用して外気と熱交換させることにより自然放熱させる制御盤ボックスもあるが、その場合は放熱面積を増大させるために放熱フィンを設ける必要があり、制御盤ボックス内の熱が放熱フィンを伝わってその先端側に伝導されてから自然放熱されるので放熱に時間がかかり、効率良く放熱させることができなかった。

本発明は、外部に冷却のためのファンを設けることなく、しかも放熱効果を低下させることなく放熱させて冷却することができ、さらにメンテナンスの手間がかからない制御盤ボックスを提供することを目的とする。

このために、本発明による制御盤ボックスは、機械装置の作動を制御する制御機器を内部に収容する制御盤ボックスにおいて、制御盤ボックスのボックス本体外に配設されてその流入端部と流出端部がボックス本体内に連通接続される少なくとも１本の冷却用管と、ボックス本体内部の空気を流入端部から冷却用管に送出する送風ファンとを備え、送風ファンにより送出されたボックス本体内の加熱された空気を冷却用管を通して外気と熱交換させてから流出端部からボックス本体に戻すことによりボックス本体内を冷却するようにしたことを特徴とする。

請求項１に記載の制御盤ボックスは、冷却用管はその流入端部をボックス本体の上部に接続するとともにその流出端部をボックス本体の下部に接続させることが好ましい。

また、請求項１または請求項２に記載の制御盤ボックスの冷却用管の少なくとも一部は、発熱量が多い制御機器または耐熱性が低い制御機器の近傍に向けて流出端部を開口させることが好ましい

前述のように構成した請求項１の制御盤ボックスによれば、機械装置の作動を制御することにより制御機器が発熱してボックス本体内の温度が上昇しても、ボックス本体内の空気を送風ファンにより冷却用管を通して外気と熱交換させて放熱させることによりボックス本体内を冷却することができ、ボックス本体内に収容された制御機器が高温となることによる不具合を防ぐことができる。このとき、送風ファンはボックス本体内の加熱された空気を冷却用管に送出しているので、冷却用管の内面側はすぐに加熱されて高温になり、この熱は冷却用管の肉厚方向に伝達されるので外面側も直ちに高温となり、外気との対流及び熱輻射により自然放熱される。このように熱伝導の経路が短いので短時間で効率よく放熱することができる。また、この放熱はボックス本体外で外気を吹き付けることなく自然放熱によるものであるので、ボックス本体外の空気が汚れていても冷却用管に汚れが付着して放熱が妨げられて熱交換の効率が悪くなることがない。

前述のように構成した請求項２の制御盤ボックスによれば、発熱する制御機器によりボックス本体の上部に滞留する加熱された空気は冷却用管に送られ、冷却されてボックス本体の下部に戻されるので効率よくボックス本体内を冷却することができる。

前述にように構成した請求項３の制御盤ボックスによれば、発熱量が多い制御機器または耐熱性が低い制御機器は冷却用管の流出端部から放出される冷却された空気により冷却されるので、発熱する制御機器または耐熱性が低い制御機器を効率的に冷却することができる。

以下に、図１〜図６により、本発明による制御盤ボックスの最良の実施形態の説明をする。先ず図１及び図２に示す第１実施形態の説明をする。この制御盤ボックスは、研削盤、切削加工機等のような工作機械（機械装置）の作動を制御する制御機器を収容するものであり、ボックス本体１０と、冷却用金属管（冷却用管）２０と、送風ファン３０とを備えている。

図１は第１実施形態における制御盤ボックスの後上方から見た斜視図であり、ボックス本体１０は、図示しない前面に開閉扉を備えた箱形形状をしている。ボックス本体１０の前面の開閉扉には工作機械の運転を操作する操作部と工作機械の制御情報等を表示する表示部（何れも図示省略）が設けられている。ボックス本体１０は、設置された工場等の環境下で内部に粉塵、埃及び油のミストが侵入しないように、開閉扉を閉じれば密閉される構造となっている。

ボックス本体１０内の上部には、図２に示すように、仕切板１０ａが設けられており、この仕切板１０ａは、その下側で制御機器１１を収容する収容空間Ｓ１と、その上側でボックス本体１０内の空気を均等に分配して冷却用金属管２０に送るための管寄せ空間Ｓ２とに、ボックス本体１０内を仕切るものである。制御機器１１は、工作機械の作動を制御するものであり、例えばリレー回路のような回路類、サーボアンプ、ＬＣＤパネル等である。この制御機器１１は、工作機械の作動を制御するときに通電することにより不可避的に発熱してボックス本体内１０を加熱する。

ボックス本体１０の外側背面には、図１に示すように、複数本（図示の例では１４本）の冷却用金属管２０が配設されている。これら冷却用金属管２０は熱伝導率の高い薄肉のアルミニウムの管材よりなり、その流入端部はボックス本体１０の上部背面に溶接等により接続されて管寄せ空間Ｓ２に連通されており、また、その流出端部はボックス本体１０の下部背面に溶接等により収容空間Ｓ１に連通接続されている。冷却用金属管２０は、ボックス本体１０内上部の管寄せ空間Ｓ２から流入端部を通って送られる加熱された空気を周囲の外気と熱交換させて冷却させてから流出端部を通ってボックス本体１０内の収容空間Ｓ１の下部に送出する。

ボックス本体１０内の上部に設けられた仕切板１０ａには、図２に示すように、送風ファン３０が設けられており、送風ファン３０は、ボックス本体１０下部の収容空間Ｓ１内の空気をボックス本体１０上部の管寄せ空間Ｓ２を通して冷却用金属管２０に送るものである。

上記のように構成した制御盤ボックスでは、工作機械の作動を制御するために制御機器１１を作動させると、制御機器１１は発熱して収容空間Ｓ１内の温度が上昇する。送風ファン３０は、収容空間Ｓ１内上部の加熱された空気を管寄せ空間Ｓ２を介して冷却用金属管２０に送る。冷却用金属管２０に送られた空気は、冷却用金属管２０の周囲の外気と熱交換して放熱することにより冷却されて収容空間Ｓ１内に戻される。これにより、ボックス本体１０の内部は冷却されて、ボックス本体１０内に収容された制御機器１１が高温となることによる不具合を防ぐことができる。このとき、送風ファン３０はボックス本体１０内の加熱された空気を冷却用金属管２０に送出しているので、冷却用金属管２０の内面側はすぐに加熱されて高温になり、この熱は冷却用金属管２０の肉厚方向に伝達されるので外面側も直ちに高温となり、外気との対流及び熱輻射により自然放熱される。このように冷却用金属管２０は、自然放熱ではあるが熱伝導の経路が短いので短時間で効率よく放熱させることができる。また、この冷却用金属管２０による放熱はボックス本体１０外に送風ファンを設けて外気を吹き付けることなく自然放熱させるものであるので、ボックス本体１０外の空気が汚れていても冷却用金属管２０に汚れが付着して放熱が妨げられて熱交換の効率が悪くなることがない。また、送風ファン３０及び送風ファン３０により空気が送られる冷却用金属管２０は、ボックス本体１０内の空気と接触するだけであるので、ボックス本体１０外の空気中にある塵、埃及び油のミストが付着することによる面倒なメンテナンス作業が不要となる。

次に、図３及び図４に示す第２実施形態の説明をする。この第２実施形態は、仕切り板１０Ａａ及び冷却用金属管２０Ａが上述した第１実施形態と異なるだけで、それ以外の構成は第１実施形態と同じである。仕切板１０Ａａは、図４に示すように、階段状に屈曲した板部材であり、ボックス本体１０内の上部で制御機器１１を収容する収容空間Ｓ１とその上側のボックス本体１０内の空気を均等に分配して冷却用金属管２０に送るための管寄せ空間Ｓ２を仕切るためのものである。

ボックス本体１０の外側背面には、図３に示すように、複数本（図示の例では７本）の冷却用金属管２０Ａが配設されている。これら冷却用金属管２０Ａは熱伝導率の高い薄肉のアルミニウムの管材よりなり、その流入端部は、ボックス本体１０の上部背面に溶接等により接続されて管寄せ空間Ｓ２に連通されており、ボックス本体１０の背面に沿ってその下部まで下降してからＵ字状に折り曲げられて上部まで上昇し、その流出端部はボックス本体１０の上部背面に溶接等により接続されて収容空間Ｓ１に連通されている。なお、冷却用金属管２０Ａの流出端部は、ボックス本体１０の収容空間Ｓ１内に挿入されてから収容空間Ｓ１の下側に向けて開口されている。冷却用金属管２０Ａは、ボックス本体１０内上部の管寄せ空間Ｓ２から流入端部を通って送られる加熱された空気を周囲の外気と熱交換させて冷却させてから流出端部を通ってボックス本体１０内の収容空間Ｓ１上部から下方に向けて送出する。

この第２実施形態によれば、上記の第１実施形態と同じ作用効果を得られるとともに、冷却用金属管２０Ａが第１実施形態の冷却用金属管２０の全長とほぼ同じであるが本数を半分することによって、冷却用金属管２０Ａをボックス本体１０に取り付ける溶接箇所を半分とすることができる。

次に、図５及び図６に示す第３実施形態の説明をする。この第３実施形態は、冷却用金属管２０Ｂの一部が上述した第１実施形態と異なるだけで、それ以外の構成は第１実施形態と同じである。ボックス本体１０の外側背面には、図５に示すように、複数本（図示の例では１１本）の冷却用金属管２０Ｂが配設されている。これら冷却用金属管２０Ｂは熱伝導率の高いアルミニウムの管部材よりなり、略Ｉ字型の冷却用金属管２０Ｂａと略Ｊ字形の冷却用金属管２０Ｂｂとからなる。略Ｉ字型の冷却用金属管２０Ｂａは、第１実施形態と同様にその流入端部はボックス本体１０の上部背面に溶接等により接続されて管寄せ空間Ｓ２に連通されており、また、その流出端部はボックス本体１０の下部背面に溶接等により接続されて収容空間Ｓ１に連通されている。略Ｊ字形の冷却用金属管２０Ｂｂは、その流入端部は、ボックス本体１０の上部背面に溶接等により接続されて管寄せ空間Ｓ２に連通されており、また、その流出端部はボックス本体１０のほぼ中間部背面に溶接等により接続されて収容空間Ｓ１に連通されている。なお、略Ｊ字形の冷却用金属管２０Ｂｂの流出端部は、ボックス本体１０の収容空間Ｓ１内に挿入されて制御機器１１の特に発熱する近傍に向けて開口されている。冷却用金属管２０Ｂは、ボックス本体１０内上部の管寄せ空間Ｓ２から流入端部を通って送られる加熱された空気を周囲の外気と熱交換させて冷却させてから流出端部を通ってボックス本体１０内の収容空間Ｓ１の下部及び制御機器１１の特に発熱する近傍に向けて送出する。

この第３実施形態によれば、上記の第１実施形態と同じ作用効果が得られるとともに、冷却用金属管２０Ｂｂにより放熱されて冷却された空気が制御機器１１の特に発熱する近傍に向けて吹き付けられることにより、制御機器１１のうち特に発熱する機器を冷却することができる。

なお、略Ｊ字形の冷却用金属管２０Ｂｂの流出端部は、制御機器１１の特に熱に弱い機器に向けて開口させてもよい。このようにすれば、制御機器１１のうち特に熱に弱い機器を冷却することができ、制御機器１１の特に熱に弱い機器が高温となって不具合が生じることがない。

なお、上記の各実施形態においては、冷却用金属管２０、２０Ａ、２０Ｂは複数本よりなるが、本発明はこれに限られず、冷却用金属管２０、２０Ａ、２０Ｂを１本または少数本となるようにしてもよく、そのようにしても前述と同様の効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態による制御盤ボックスを後上方から見た斜視図である。 図１の側断面図である。 本発明の第２実施形態による制御盤ボックスを後上方から見た斜視図である。 図３の側断面図である。 本発明の第３実施形態による制御盤ボックスを後上方から見た斜視図である。 図５の側断面図である。

符号の説明

１０…ボックス本体、２０，２０Ａ，２０Ｂ…冷却用管（冷却用金属管）、３０…送風ファン。

Claims (3)

1. 機械装置の作動を制御する制御機器を内部に収容する制御盤ボックスにおいて、
   前記制御盤ボックスのボックス本体外に配設されてその流入端部と流出端部が前記ボックス本体内に連通接続される少なくとも１本の冷却用管と、
   前記ボックス本体内部の空気を前記流入端部から前記冷却用管に送出する送風ファンとを備え、
   前記送風ファンにより送出された前記ボックス本体内の加熱された空気を前記冷却用管を通して外気と熱交換させてから前記流出端部から前記ボックス本体に戻すことにより前記ボックス本体内を冷却するようにしたことを特徴とする制御盤ボックス。
2. 前記冷却用管はその流入端部を前記ボックス本体の上部に接続するとともに流出端部を前記ボックス本体の下部に接続したことを特徴とする請求項１に記載の制御盤ボックス。
3. 前記冷却用管の少なくとも一部は、発熱量が多い前記制御機器または耐熱性が低い前記制御機器の近傍に向けて前記流出端部を開口したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御盤ボックス。
   

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