JP2017153166A - Electric apparatus housing board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば種々の電力設備等に適用されている電気機器収納盤に関するものである。 The present invention relates to an electrical equipment storage panel that is applied to, for example, various power facilities.
電力設備等で適用されている電気機器収納盤(例えば電力変換装置盤などの閉鎖形配電盤;以下、単に盤と適宜称する)には、パワー半導体等(IGBT等)のような発熱性の電子部品を具備している電気機器(インバータ等)や、比較的低い発熱性の電子部品を具備している電気機器(コンデンサ,リアクトル等)等、種々のものが収納されている。 Electrical equipment storage panels (for example, closed-type power distribution panels such as power conversion device panels; hereinafter simply referred to as panels) used in power facilities and the like, heat-generating electronic components such as power semiconductors (IGBT, etc.) Various devices such as an electric device (inverter or the like) having a low temperature and an electric device (capacitor, reactor, etc.) having a relatively low heat generating electronic component are housed.
盤の具体例としては、複数個の盤枠(例えばパネル状や柱状の盤枠)が組み付けられて成る箱状の盤において、その盤内における盤正面部側に電気機器を収納する収納室を形成し、当該盤内における盤背面部側にダクトを形成し、盤正面部や盤天井部等に設けられた吸気口や排気口に通風機(吸気ファンや排気ファン)を備えた構成が挙げられる(例えば特許文献1,2)。
As a specific example of a board, in a box-like board formed by assembling a plurality of board frames (for example, a panel-like or columnar board frame), a storage room for storing electrical equipment is provided on the front side of the board in the board. And a structure in which a duct is formed on the back side of the panel in the panel, and a ventilator (intake fan or exhaust fan) is provided at the intake or exhaust port provided on the front of the panel or the ceiling of the panel. (For example,
このような構成において通風機を稼動すると、外気が収納室内に取り込まれ、その収納室内の空気が電気機器の熱と共にダクト内に移動(吸熱して移動)し、ダクト内に移動した空気は上昇して排気口から盤外に排気される。すなわち、外気を盤内に取り込んで通気させることにより、電気機器を冷却して過熱を抑制し、盤内(収納室等)温度の抑制が図られている。 When the ventilator is operated in such a configuration, the outside air is taken into the storage room, and the air in the storage room moves into the duct (moves by absorbing heat) together with the heat of the electrical equipment, and the air moved into the duct rises. Then, it is exhausted from the exhaust port to the outside of the panel. That is, by taking outside air into the panel and allowing it to ventilate, the electrical equipment is cooled to suppress overheating, thereby suppressing the temperature in the panel (such as a storage room).
特に発熱性電子部品を備えた電気機器においては、例えばヒートシンク(複数個の放熱フィンから成るヒートシンク等)による冷却機能を備えたものがあり、当該ヒートシンクがダクト内の通気経路に突出(例えば仕切枠の連通部を貫通するように突出)した状態となるように、当該電気機器の配置姿勢を適宜設定することが知られている。このような配置姿勢の場合、ダクト内を移動する空気がヒートシンクを通過する構成となり、当該電気機器の冷却効率が向上するものとされている。その他、電気機器自体に冷却用の通風機を備えた強制空冷式のもの(以下、単に空冷式機器と適宜称する)も知られている(例えば特許文献3)。 In particular, in an electrical device including a heat-generating electronic component, for example, there is one having a cooling function by a heat sink (such as a heat sink composed of a plurality of heat radiating fins), and the heat sink projects into a ventilation path in the duct (for example, a partition frame) It is known that the arrangement posture of the electric device is appropriately set so as to be in a state of protruding so as to pass through the communication portion. In such an arrangement posture, the air moving in the duct passes through the heat sink, and the cooling efficiency of the electric device is improved. In addition, there is also known a forced air cooling type (hereinafter simply referred to as an air cooling type device as appropriate) in which an electric device itself is provided with a cooling ventilator (for example, appropriately referred to as air cooling type device).
前述のようにダクト内の通気経路にヒートシンクが存在している構成の場合、ダクト内の断面積に対するヒートシンクの断面積の比率を十分大きくしないと、ヒートシンクの前面風速が遅くなって電気機器の冷却効率が低下してしまう可能性がある。例えば、複数個の電気機器の各ヒートシンクがダクト内に存在している場合には、当該ダクト内の温度分布のバラツキ(冷却効率のバラツキ)が生じ易く、各電気機器の冷却効率は、ダクト内に対するヒートシンクの位置によって差が生じてしまうことにもなる。また、排気口からの排気効率が低くなって通気性が妨げられる可能性もある。 If the heat sink is present in the ventilation path in the duct as described above, the wind speed at the front of the heat sink will be slowed down to cool the electrical equipment unless the ratio of the cross-sectional area of the heat sink to the cross-sectional area in the duct is sufficiently large. Efficiency may be reduced. For example, when heat sinks of a plurality of electrical devices are present in a duct, variations in temperature distribution in the duct (variations in cooling efficiency) are likely to occur. Differences may occur depending on the position of the heat sink with respect to the heat sink. Moreover, the exhaust efficiency from an exhaust port may become low and air permeability may be prevented.
以上示したようなことから、たとえ通風機を盤の吸気口や排気口等に設けた構成であっても、当該通風機の冷却性能を盤に対して十分発揮することができず、電気機器の過熱の抑制や盤内温度の抑制を図ることが困難となる虞があった。 As described above, even if the ventilator is provided at the inlet or exhaust port of the panel, the cooling performance of the ventilator cannot be sufficiently exerted on the panel. There is a risk that it will be difficult to suppress overheating and to suppress the temperature inside the panel.
本発明は、前述のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、通風機の冷却性能を十分発揮できるように貢献し、電気機器の過熱の抑制や盤内温度の抑制に貢献可能な電気機器収納盤を提供することにある。 The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and contributes to sufficiently exhibiting the cooling performance of the ventilator, and can contribute to the suppression of overheating of electrical equipment and the temperature in the panel. It is to provide an electrical equipment storage panel.
この発明に係る電気機器収納盤は、前記の課題を解決できる創作であり、その一態様は、複数個の盤枠が組み付けられて成る箱状の盤と、盤内の盤正面部側に形成され、複数個の強制空冷式電気機器が鉛直方向に間隔を隔てて多段状に収納されている収納室と、盤内の盤背面部側に形成され収納室と連通しているダクトと、を備えたものである。盤は、盤正面部に形成され収納室と連通している吸気口と、盤の盤天井部側に形成されダクト内と連通している排気口と、を備えたものである。各強制空冷式電気機器は、収納室内において盤正面部側からダクト側に延在した筒状で、盤正面部側開口および盤背面部側開口を有している機器ケースと、機器ケース外周面に接触している発熱性電子部品と、盤正面部側開口に設けられ、吹出口が機器ケース内を介して盤背面部側開口と対向している通風機と、機器ケース内周面から突出しているヒートシンクと、機器ケース内周面における盤底部側から突出し盤背面部側に傾斜している形状の通風ガイドと、を備えたことを特徴とする。 The electrical equipment storage board according to the present invention is a creation that can solve the above-mentioned problems, and one aspect thereof is a box-shaped board formed by assembling a plurality of board frames, and is formed on the board front side in the board. A storage chamber in which a plurality of forced air-cooled electric devices are stored in multiple stages at intervals in the vertical direction, and a duct that is formed on the back side of the panel and communicates with the storage chamber. It is provided. The panel includes an air inlet formed in the front part of the panel and communicating with the storage chamber, and an exhaust port formed on the panel ceiling side of the panel and communicating with the inside of the duct. Each forced air-cooled electric device has a cylindrical shape extending from the front side of the panel to the duct side in the storage room, and has an opening on the front side of the panel and an opening on the back side of the panel, and an outer peripheral surface of the device case Exothermic electronic parts that are in contact with the fan, a ventilator that is provided in the opening on the front side of the panel and the outlet faces the opening on the back side of the panel through the inside of the equipment case, and protrudes from the inner peripheral surface of the equipment case And a ventilation guide having a shape that protrudes from the bottom side of the board on the inner peripheral surface of the device case and is inclined toward the back side of the board.
また、他の態様は、複数個の盤枠が組み付けられて成る箱状の盤と、盤内を上段部と下段部とに仕切っている上下段仕切壁と、上段部の盤正面部側に形成され、複数個の強制空冷式電気機器が鉛直方向に間隔を隔てて多段状に収納されている上段部収納室と、上段部の盤背面部側に形成され上段部収納室と連通しているダクトと、下段部に形成されダクト内と連通している下段部収納室と、を備えたものである。盤は、盤正面部の上段部側に形成され上段部収納室と連通している上段部吸気口と、盤正面部の下段部側に形成され下段部収納室と連通している下段部吸気口と、盤の盤天井部側に形成されダクト内と連通している排気口と、を備えたものである。各強制空冷式電気機器は、上段部収納室内において盤正面部側からダクト側に延在した筒状で、盤正面部側開口および盤背面部側開口を有している機器ケースと、機器ケース外周面に接触している発熱性電子部品と、盤正面部側開口に設けられ、吹出口が機器ケース内を介して盤背面部側開口と対向している通風機と、機器ケース内周面から突出しているヒートシンクと、機器ケース内周面における盤底部側から突出し盤背面部側に傾斜している形状の通風ガイドと、を備えたことを特徴とする。 In another aspect, a box-shaped board formed by assembling a plurality of board frames, an upper and lower stage partition wall that divides the inside of the board into an upper stage part and a lower stage part, and an upper stage part on the front side of the board An upper storage chamber in which a plurality of forced air-cooled electrical devices are formed and stored in multiple stages at intervals in the vertical direction, and is formed on the back side of the upper panel and communicates with the upper storage chamber And a lower stage storage chamber formed in the lower stage and communicating with the inside of the duct. The panel is formed on the upper stage side of the panel front side and communicates with the upper stage storage chamber, and on the lower stage side of the panel front side and communicates with the lower stage storage chamber. And an exhaust port which is formed on the panel ceiling side of the panel and communicates with the inside of the duct. Each forced air-cooled electrical device has a cylindrical shape that extends from the front side of the panel to the duct side in the upper stage storage chamber, and has an opening on the front side of the panel and an opening on the back side of the panel. An exothermic electronic component that is in contact with the outer peripheral surface, a ventilator that is provided in the opening on the front side of the panel and the outlet faces the opening on the rear side of the panel through the inside of the device case, and an inner peripheral surface of the device case And a ventilation guide having a shape that protrudes from the bottom side of the inner peripheral surface of the device case and is inclined toward the back side of the panel.
機器ケースの盤底部側において、通風ガイドよりも盤背面部側開口側の位置には、盤底部側開口が設けられていても良い。ダクト内壁面における盤背面部側開口と対向する位置には、当該ダクト内壁面から突出し盤天井部側に傾斜した形状の通気ガイドが設けられていても良い。ヒートシンクは、機器ケース内の盤天井部側から突出している複数個の放熱フィンを備え、各放熱フィンの突出方向端部が通風ガイドと対向しているものでも良い。 On the board bottom side of the device case, a board bottom side opening may be provided at a position closer to the board back side opening than the ventilation guide. A vent guide having a shape protruding from the inner wall surface of the duct and inclined toward the board ceiling portion may be provided at a position on the inner wall surface of the duct facing the panel rear surface side opening. The heat sink may include a plurality of radiating fins protruding from the panel ceiling side in the device case, and the protruding direction end of each radiating fin may be opposed to the ventilation guide.
以上示したように本発明によれば、電気機器収納盤において通風機の冷却性能を十分発揮できるように貢献し、電気機器の過熱の抑制や盤内温度の抑制に貢献可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to contribute to sufficiently exhibiting the cooling performance of the ventilator in the electrical equipment storage panel, and it is possible to contribute to the suppression of overheating of the electrical equipment and the temperature in the panel.
本発明の実施形態の電気機器収納盤は、複数個の盤枠が組み付けられて成る箱状の盤であり、その盤内の盤正面部側には複数個の空冷式機器を多段状に収納する収納室が形成され、当該盤内の盤背面部側にはダクトが形成されたものであって、当該空冷式機器の通風機を有効利用した構成である。 The electrical equipment storage board of the embodiment of the present invention is a box-shaped board in which a plurality of board frames are assembled, and a plurality of air-cooled equipment is stored in multiple stages on the front side of the board in the board. A storage chamber is formed, and a duct is formed on the back side of the panel in the panel, and the air-cooled device ventilator is effectively used.
すなわち、各空冷式機器において、盤正面部側からダクト側に延在した筒状の機器ケースと、機器ケース外周面に接触している発熱性電子部品と、機器ケースの盤正面部側開口に設けられた通風機と、機器ケース内周面における盤天井部から突出しているヒートシンクと、機器ケース内周面における盤底部側から突出し盤背面部側に傾斜している形状の通風ガイドと、を備えたものを適用し、各空冷式機器の通風機の稼動により外気を盤内に取り込むと共に、当該通風機の稼動によって生じる気流を有効に利用して、盤内を通気できるようにした構成である。 That is, in each air-cooled device, a cylindrical device case that extends from the front side of the panel to the duct side, a heat-generating electronic component that is in contact with the outer peripheral surface of the device case, and an opening on the front side of the device case An installed ventilator, a heat sink protruding from the ceiling of the device case inner peripheral surface, and a ventilation guide protruding from the bottom of the device case inner peripheral surface and inclined toward the back of the panel. It is configured so that the outside air can be taken into the panel by operating the ventilator of each air-cooled device and the airflow generated by the operation of the ventilator can be used effectively to ventilate the inside of the panel. is there.
本実施形態の盤によれば、各空冷式機器の通風機を稼動すると、盤の吸気口から収納室に外気が取り込まれ、通風機の吹出口から空気がそれぞれ吹出される。この吹出された空気(以下、単に吹出空気と適宜称する)は、空冷式機器のヒートシンクを通過しながら当該空冷式機器の熱を吸熱してダクト内に移動し、盤天井部側の排気口から盤外に排気される。 According to the board of this embodiment, when the ventilator of each air-cooled device is operated, outside air is taken into the storage chamber from the inlet of the board, and air is blown out from the outlet of the ventilator. The blown air (hereinafter simply referred to as blown air as appropriate) absorbs the heat of the air-cooled device while passing through the heat sink of the air-cooled device, moves into the duct, and passes through the exhaust port on the panel ceiling side. Exhausted outside the panel.
空冷式機器には通風ガイドが備えられているため、通風機の吹出口のうち特に盤天井部側から吹出される吹出空気は、ヒートシンクの表面に沿って機器ケースを通過する傾向となる。一方、当該吹出口のうち特に盤底部側から吹出される吹出空気は、通風ガイドの表面に沿って機器ケース内を通過する傾向となる。これにより、機器ケース内の吹出空気ベクトルにおいては、吹出方向成分の他に上昇方向成分が発生し易くなる。 Since the air-cooled device is provided with the ventilation guide, the blown air blown out particularly from the ceiling side of the vent of the ventilator tends to pass through the device case along the surface of the heat sink. On the other hand, the blown air blown out from the bottom side of the blowout outlet tends to pass through the device case along the surface of the ventilation guide. Thereby, in the blowing air vector in the device case, an upward direction component is easily generated in addition to the blowing direction component.
また、吹出空気は、機器ケース内の盤天井部側に収束するように移動し流速が上昇する傾向となる。この傾向の場合、ベルヌーイの定理により機器ケース内の圧力は低下し、吸気口から機器ケース内に外気が取り込まれ易く、吹出空気の流量が増加することになる。 Further, the blown air tends to converge to the board ceiling side in the device case and the flow velocity tends to increase. In the case of this tendency, the pressure in the device case is reduced by Bernoulli's theorem, the outside air is easily taken into the device case from the intake port, and the flow rate of the blown air is increased.
そして、ヒートシンクは機器ケースによって覆われているため(すなわちダクト内の通気経路に突出していないため)、従来の盤と比較すると、ダクト内において上昇気流(以下、単にダクト上昇気流と適宜称する)が発生し易い。 And since the heat sink is covered with the equipment case (that is, it does not protrude into the ventilation path in the duct), the updraft (hereinafter simply referred to as “duct updraft” as appropriate) is generated in the duct as compared with the conventional panel. It is easy to generate.
したがって、本実施形態の盤においては、例えば従来の盤のように単に盤の吸気口や排気口等に通風機を設けた構成と比較すると、発熱性電子部品からヒートシンクに熱伝達した熱が放熱され易く、排気口からの排気効率も高くなって通気性が向上し易い。すなわち、通風機の冷却性能を十分発揮できると共に、電気機器の過熱の抑制や盤内温度の抑制が図られることとなる。また、従来の盤と比較すると、通風機の低スペック化やヒートシンクの小型化を図った場合であっても、電気機器の過熱の抑制や盤内温度の抑制が十分可能であり、盤の小型化や低コスト化に貢献できる。 Therefore, in the board according to the present embodiment, the heat transferred from the heat-generating electronic component to the heat sink is radiated as compared with the configuration in which the ventilator is simply provided at the inlet or exhaust of the board, for example, as in the conventional board. The exhaust efficiency from the exhaust port is increased and the air permeability is easily improved. That is, the cooling performance of the ventilator can be sufficiently exerted, and the overheating of the electric equipment and the temperature in the panel can be suppressed. In addition, compared to conventional panels, even if the specifications of the ventilator are reduced and the heat sink is downsized, it is possible to sufficiently suppress overheating of the electrical equipment and the temperature in the panel. Can contribute to cost reduction and cost reduction.
本実施形態の盤においては、例えば後述の盤1に示すように、収納室を上段部収納室や下段部収納室等に区分し、当該上段部収納室に空冷式機器を複数個多段状に収納するように構成しても良い。この場合、各空冷式機器の通風機を稼動すると、前述のように盤の吸気口(例えば盤の上段部収納室側に位置する上段部吸気口)から収納室に外気が取り込まれ、吹出空気がダクト内に移動してダクト上昇気流が発生する他に、下段部収納室内の空気(下段部収納室内の電気機器の熱を吸熱した空気)が移動、すなわち通風機が設置されていない下段部収納室内の空気をダクト内へ吸い込ませる気流(以下、単にダクト吸込気流と適宜称する)も、生じることになる。このダクト吸込気流によって、下段部収納室内の空気がダクト内へ移動すると、当該下段部収納室内は盤外よりも負圧になり、盤の吸気口(例えば盤の下段部収納室側に位置する下段部吸気口)からも外気が取り込まれる。つまり、以上示したように各空冷式機器の通風機を稼動すると、ダクト上昇気流やダクト吸込気流が発生して盤内が通気されることとなり、これにより、単に空冷式機器が冷却されるだけでなく、通風機が設置されていない下段部収納室の電気機器も冷却されることとなる。
In the board of this embodiment, for example, as shown in the
また、機器ケースの盤底部側において通風ガイドよりも盤背面部側開口側の位置に盤底部側開口を設けた構成の場合、その盤底部側開口から機器ケース内に空気が吸い込まれ易くなり、前述の電気機器の過熱の抑制や盤内温度の抑制が容易になる可能性がある。 In addition, in the case of a configuration in which a panel bottom side opening is provided at a position on the panel back side opening side of the ventilation guide on the panel bottom side of the device case, air is easily sucked into the device case from the panel bottom side opening, There is a possibility that suppression of overheating of the above-described electrical equipment and suppression of the temperature inside the panel may be facilitated.
さらに、ダクト内壁面における盤背面部側開口と対向する位置に、当該ダクト内壁面から突出し盤天井部側に傾斜した形状の通気ガイドを設けた構成の場合、ダクト内におけるダウンフローを抑制することができ、前述の電気機器の過熱の抑制や盤内温度の抑制がより容易になる可能性がある。 Further, in the case of a configuration in which a ventilation guide having a shape protruding from the duct inner wall surface and inclined toward the panel ceiling side is provided at a position facing the panel rear surface side opening on the duct inner wall surface, downflow in the duct is suppressed. It is possible to suppress overheating of the above-described electrical equipment and the temperature inside the panel.
また、ヒートシンクは、機器ケース内の盤天井部側から突出している複数個の放熱フィンを備え、各放熱フィンの突出方向端部が通風ガイドと対向している場合には、吹出空気は、ヒートシンク根元側に収束するように移動することになり、当該ヒートシンク根元側からの熱が放熱され易くなって、前述の電気機器の過熱の抑制や盤内温度の抑制が更に容易になる可能性がある。 In addition, the heat sink includes a plurality of heat radiation fins protruding from the board ceiling side in the device case, and when the protruding direction end of each heat radiation fin faces the ventilation guide, It will move so as to converge to the base side, the heat from the heat sink base side becomes easy to be dissipated, and there is a possibility that suppression of overheating of the above-mentioned electric equipment and suppression of the temperature in the panel will be easier. .
本実施形態の盤は、前述のように各空冷式機器の通風機を稼動して盤内を通気できる構成であれば、種々の分野(例えば電力変換装置盤等の閉鎖形配電盤の分野)の技術常識を適宜適用して設計変形することが可能であり、その一例として以下に示すものが挙げられる。 If the board of this embodiment is a structure which can operate the ventilator of each air-cooled apparatus as above-mentioned and can ventilate the inside of a board, it will be of various fields (for example, field of closed type switchboards, such as a power converter board). It is possible to modify the design by appropriately applying common technical knowledge, and examples thereof include the following.
≪本実施形態による電気機器収納盤の一例≫
図1〜図5は、例えば電力変換装置盤として適用可能な本実施形態による盤1を説明するものである。盤1においては、パネル状や柱状の盤枠複数個を略箱状に組み付けてなり、盤1内が盤正面部11,盤背面部12,盤側面部13a,13b,盤天井部14,盤底部15によって囲繞された構成となっている。盤1内においては、当該盤1内の中央部において水平方向に延在している上下段仕切壁16によって、上段部2と下段部3とに仕切られている。
≪Example of electrical equipment storage board according to this embodiment≫
FIGS. 1-5 demonstrates the
上段部2の盤正面部11側には、パワー半導体等(IGBT等)のような発熱性電子部品41や通風機42を具備しているインバータ等の空冷式機器4(詳細を後述する)と、非発熱性(あるいは比較的低い発熱性)の電子部品(図示省略)を具備しているコンデンサ等の電気機器5aと、を収納する上段部収納室20が形成されている。図中の上段部収納室20においては、鉛直方向に延在し当該上段部収納室20を仕切る収納部仕切壁22が設けられ、当該上段部収納室20の盤側面部13a側に位置し空冷式機器4を収納する領域22aと、当該上段部収納室20の盤側面部13b側に位置し電気機器5aを収納する領域22bと、に区分して仕切られている。この収納部仕切壁22により、空冷式機器4から発熱した熱が電気機器5aに熱伝達しないように抑制できる。
An air-cooled device 4 (details will be described later) such as an inverter having a heat generating
また、図中の領域22aにおいては、複数個(図中では3個)の空冷式機器4を鉛直方向に間隔を隔てて多段状に収納できる構成とするために、当該領域22a内で水平方向に延在している平板状の支持部22cが複数個(図中では3個)多段状に設けられている。この支持部22cは、前述のように平板状の形態に限られるものではなく、領域22a内に収納された空冷式機器4を支持できる構成であれば、種々の形態のものを適宜適用しても良い。例えば領域22a内において空冷式機器4収納方向に延在するスライドレール(図示省略)を備え、当該空冷式機器4をスライド移動自在に案内し当該領域22a内にて支持できる構成が挙げられる。また、図中の領域22a内における最下段の空冷式機器4は、上下段仕切壁16上に支持しても良いが、図中のように支持部22cによって支持し上下段仕切壁16から離間させることにより、当該上下段仕切壁16との間に通気経路(例えば後述の盤底部側開口46を介した通気経路)を形成することができる。
Further, in the
上段部2の盤背面部12側には、上下段仕切壁16と盤天井部14との間で鉛直方向に延在し上段部収納室20内と連通しているダクト6が形成されている。図中のダクト6の場合、当該ダクト6の盤天井部14側において、盤正面部11側に折曲されて延出しているダクト天井部6aを有した形状となっている。また、ダクト6と上段部収納室20との間には、ダクト仕切壁6bが設けられ、このダクト仕切壁6bにおける各空冷式機器4と対向する位置(後述の盤背面部側開口43bと対向する位置)に連通口6cが穿設(例えば後述の図8のように穿設)されている。このようなダクト仕切壁6bにより、上段部収納室20からダクト6に移動した空気(空冷式機器4等からの熱を吸熱した空気)について、当該上段部収納室20に戻らないように抑制できる。連通口6cは、前述のように上段部収納室20内とダクト6内との間において空気の移動を妨げないように連通しているものであれば、種々の形態を適宜適用することが可能であり、その具体例としては円形状,矩形状等の孔が一つ以上穿設されて成る形態にしたり、後述の盤背面部側開口43bと同様の形状(後述の図8中では矩形状)にすることが挙げられる。なお、図中のダクト仕切壁6bにおいては、当該ダクト仕切壁6bにおける領域22a側に連通口6cが穿設された形態であるが、当該ダクト仕切壁6bにおける領域22b側においても、必要に応じて連通口(図示省略)を適宜設けても良い。
A
下段部3においては、非発熱性(あるいは比較的低い発熱性)の電子部品(図示省略)を具備しているリアクトル等の電気機器5bを収納する下段部収納室30が形成され、その下段部収納室30は、上下段仕切壁16の盤背面部12側に穿設(例えば後述の図8のように穿設)されている連通口60を介して、ダクト6内と連通している。連通口60は、前述のように下段部収納室30内とダクト6内との間において空気の移動を妨げないように連通しているものであれば、種々の形態を適宜適用することが可能であり、その具体例としてはスリット状,円形状,矩形状等の孔が1つ以上穿設されて成る形態が挙げられる。
In the
盤正面部11は、例えば図外のヒンジ等を介して開閉可能な扉構造となっており、空冷式機器4や電気機器5a,5bを上段部収納室20内,下段部収納室30内それぞれに適宜収納したり、その収納した空冷式機器4や電気機器5a,5bのメンテナンス等を行うことが可能な構成となっている。盤正面部11における上段部2側(図中では上段部2の領域22a側)には、上段部収納室20(図中では上段部収納室20の領域22a)と連通し当該上段部収納室20に外気を取り込むための上段部吸気口21が形成されている。盤正面部11における下段部3側には、下段部収納室と連通し当該下段部収納室30に外気を取り込むための下段部吸気口31が形成されている。盤1の盤天井部14には、ダクト6内と連通し当該ダクト6内の空気を盤1外に排出するための排気口61が形成されている。
The
前述の上段部吸気口21,下段部吸気口31,排気口61は、空気の移動(盤1内への外気の取り込みや、ダクト6内の空気の排気)を妨げないように形成されているものであれば、それぞれ種々の形態を適宜適用することが可能であり、その具体例として図1ではスリット状の孔が複数個穿設されて成る形態が描写されているが、その他に円形状,矩形状等の孔を一つ以上穿設して成る形態が挙げられる。また、上段部吸気口21においては、各空冷式機器4の通風機42と対向して位置するように形成(図1では各通風機42に対向した位置に、複数個のスリット状の孔をそれぞれ形成)することが挙げられる。また、上段部吸気口21,下段部吸気口31の各外周側においては、外気の取り込みを阻害しないように、かつ日射,風雨,砂埃等の侵入(例えば水平方向からの侵入)を抑制するように、遮蔽カバー(例えば鉛直方向下側に外気取込口が形成されたカバー;図示省略)を設けることも挙げられる。また、排気口61の外周側においては、ダクト6内の空気の排気を阻害しないように、かつ日射,風雨,砂埃等の侵入(例えば水平方向や鉛直方向上側からの侵入)を抑制するように、遮蔽カバー(例えば水平方向に排出口が形成されたカバー;図示省略)を設けることも挙げられる。
The above-described upper-
なお、排気口61を形成する部位においては、盤天井部14に限定されるものではなく、前述のようにダクト6内と連通し当該ダクト6内の空気を盤1外に排気できる構成であれば、適宜設定することができる。その具体例としては、盤正面部11,盤背面部12,盤側面部13a,13bの少なくとも何れかの盤天井部14側に形成することが挙げられる。
It should be noted that the portion where the
空冷式機器4は、例えば以下に示すような機器ケース43,発熱性電子部品41,通風機42,ヒートシンク44,通風ガイド45等を主として備え、発熱性電子部品41から発熱した熱がヒートシンク44に熱伝達し、そのヒートシンク44に通風機42の吹出空気が吹き付けられて冷却される構成となっている。
The air-cooled
機器ケース43は、例えば熱伝導性材料(アルミニウム等)を適宜成形して成り、上段部収納室20内において盤正面部11側からダクト6側に延在した筒状(図中では横断面矩形状である筒状)であって、この機器ケース43における盤正面部11側には、上段部吸気口21と対向し後述の吹出空気を取り込む盤正面部側開口43aが形成され、当該機器ケース43における盤背面部12側(すなわちダクト6側)には、ダクト6と対向(図中では連通口6cと対向)し後述の吹出空気を排出する盤背面部側開口43bが形成されている。
The
発熱性電子部品41は、パワー半導体等(IGBT等)のように発熱性の電子部品であって、機器ケース43外周面(図中では機器ケース43外周面における盤天井部14側)と接触し、当該発熱性電子部品41から発熱する熱が機器ケース43(ヒートシンク44)に熱伝達するように設けられている。この発熱性電子部品41の設置位置は、前述のように機器ケース43外周面と接触する位置であれば適宜設定することが可能であるが、図示するようにヒートシンク44が近接する位置(ヒートシンク44の根元側等)に配置するなどして、当該発熱性電子部品41から発熱する熱がヒートシンク44に熱伝達し易くなるように設定することが挙げられる。
The exothermic
通風機42は、例えば回転式ファン・ブレード(図中では2個のブレード)を備えて成るものであり、吹出口42aが機器ケース43内を介して盤背面部側開口43bと対向する配置姿勢となるように、盤正面部側開口43aに設けられる。図中の通風機42の場合、吹出口42aの盤底部15側がヒートシンク44(放熱フィン44a)の突出方向端部44bよりも当該盤底部15側に突出した配置姿勢となるように、盤正面部側開口43aに設けられているが、吹出空気を機器ケース43内に吹出してダクト6内に移動できるものであれば、当該配置姿勢は適宜設定することも可能である。また、通風機42は、例えば図外の電源や制御装置等を介して適宜駆動することが可能であり、その一例としては、発熱性電子部品41から発熱する熱が所定の温度を超えた場合に駆動させることが挙げられる。
The
ヒートシンク44においては、例えば図5に示すように複数個の放熱フィン44aを備えて成るものであり、当該放熱フィン44aが機器ケース43内周面(図中では機器ケース43内周面における盤天井部14側)から突出し、互いに所定ピッチで距離を隔てて配列され機器ケース43の軸心方向に沿って延在した構成となっている。放熱フィン44aは、機器ケース43内の吹出空気の移動を妨げることなく、当該放熱フィン44aの熱を吹出空気によって放熱できる構成であれば、種々の形態を適宜適用することが可能である。例えば、放熱フィン44aの形状や個数は、空冷式機器4の態様(例えば機器ケース43の形状、発熱性電子部品41からの発熱、通風機42の冷却機能等)に応じて適宜設定することが挙げられる。図中の放熱フィン44aの場合、当該放熱フィン44aの突出方向端部44bと機器ケース43内周面における盤底部15側との間に間隙44cが形成されているが、当該間隙44cの寸法も適宜設定することが挙げられる。
For example, as shown in FIG. 5, the
通風ガイド45は、機器ケース43内周面における盤底部15側に設けられたものであり、当該機器ケース43内周面における盤底部15側から機器ケース43の軸芯側に突出し、盤背面部12側に傾斜(盤背面部12側に向かって上り傾斜)した形状を成している。この通風ガイド45の形状や位置等によって、機器ケース43内の吹出空気の移動が案内(偏向)されることとなるが、当該形状や位置は適宜設定することが可能である。その一例としては、図示するような平板状の形態のものを、機器ケース43内周面における盤底部15側のうち盤正面部側開口43a側に設けることが挙げられる。
The
以上示したような盤1によれば、当該盤1内が例えば以下に示すように通気(例えば図中の点線矢印のように通気)されることとなる。まず、各空冷式機器4の通風機42を稼動すると、盤1の上段部吸気口21から上段部収納室20(図中では領域22a)に外気が取り込まれ、通風機42の吹出口42aから吹出空気がそれぞれ吹出される。
According to the
この吹出空気は、盤正面部側開口43aから機器ケース43内に取り込まれるが、これを図中の点線矢印によって説明すると、通風機42の吹出口42aのうち特に盤天井部14側から吹出される吹出空気が、ヒートシンク44の表面(放熱フィン44a間等)に沿って機器ケース43内を通過し、当該吹出口42aのうち特に盤底部15側から吹出される吹出空気が、通風ガイド45の表面に沿って機器ケース43内を通過する。これにより、機器ケース43内の吹出空気ベクトルにおいて、吹出方向成分の他に上昇方向成分が発生し易くなる。
This blown air is taken into the
また、図中の機器ケース43においては、ヒートシンク44の放熱フィン44aが機器ケース43内の盤天井部14側から突出し、突出方向端部44bが通風ガイド45と対向するように形成されていることから、吹出空気は、各放熱フィン44a間の盤天井部14側(ヒートシンク44根元側)に収束するように移動し流速が上昇する傾向となる。この傾向の場合、ベルヌーイの定理により機器ケース43内の圧力は低下し、上段部吸気口21から機器ケース43内に外気が取り込まれ易くなり、吹出空気の流量が増加することになる。また、前述のような上昇方向成分によって、後述のダクト上昇気流も発生し易くなる。
Further, in the
前述のように機器ケース43内を通過する吹出空気は、ヒートシンク44の熱(発熱性電子部品41から熱伝達された熱)を吸熱すると、盤1内において比較的高温な空気となり、圧力差により浮力が生じることとなる。そして、当該吹出空気は、盤背面部側開口43b(図中では盤背面部側開口43bおよび連通口6c)を介してダクト6内に移動した後、ダクト6内においてダクト上昇気流を発生させながら盤天井部14側の排気口61から盤1外に排気される。
As described above, the blown air that passes through the
また、前述のようなダクト上昇気流により、下段部収納室30内においてダクト吸込気流が発生し、当該下段部収納室30内の空気(電気機器5bから発熱した熱を吸熱した空気)が連通口60を介してダクト6内に移動する。また、前述のようなダクト吸込気流によって下段部収納室30内の空気がダクト6内へ移動すると、当該下段部収納室30内は盤1外よりも負圧になり、下段部吸気口31を介して下段部収納室30内に外気が取り込まれる。
Further, a duct suction airflow is generated in the lower-
これにより、盤1では単に空冷式機器4が冷却されるだけでなく、通風機42が設置されていない下段部収納室30の電気機器5bも冷却(たとえ電気機器5bが発熱性を有するものであっても冷却)されることとなる。
As a result, the
したがって、盤1によれば、通風機42の冷却性能を十分発揮できると共に、空冷式機器4や電気機器5a,5bの過熱の抑制や、盤1内温度の抑制が図られることとなる。
Therefore, according to the
《盤1の変形例1》
図6は、盤1の空冷式機器4を適宜設計変更した一例を示すものである。なお、図1〜図5と同様のものには同一符号を付す等により、その詳細な説明を適宜省略する。図6の空冷式機器4の通風機42においては、機器ケース43内周面における盤底部15側のうち通風ガイド45よりも盤背面部側開口43b側の位置に、盤底部側開口46が設けられている。
<<
FIG. 6 shows an example in which the design of the air-cooled
前述のような盤底部側開口46を備えたことにより、その盤底部側開口46から機器ケース43内に空気が吸い込まれて、吹出空気ベクトルの上昇方向成分が発生し易くなる。したがって、前述の空冷式機器4や電気機器5a,5bの過熱の抑制や盤内温度の抑制がより容易になる可能性がある。
By providing the panel bottom side opening 46 as described above, air is sucked into the
この盤底部側開口46の形状や位置等は、前述するように盤底部側開口46から機器ケース43内に空気が吸い込まれる形態であれば、当該形状や位置は適宜設定することが可能である。
As long as the shape, position, and the like of the panel
《盤1の変形例2》
図7,図8は、盤1のダクト6を適宜設計変更した一例を示すものである。なお、図1〜図6と同様のものには同一符号を付す等により、その詳細な説明を適宜省略する。図7,図8のダクト6においては、ダクト6内壁面における各盤背面部側開口43bと対向する位置に、当該ダクト6内壁面から突出し盤天井部14側(鉛直方向上側)に傾斜した形状の通気ガイド62が、それぞれ設けられている。この通気ガイド62の形状や位置等は、機器ケース43内を通過してダクト6内に移動した吹出空気を鉛直方向上側に案内(偏向)できるものであれば、当該形状や位置は適宜設定することが可能である。図7,図8中の通気ガイド62の場合、ダクト6内壁面における盤側面部13a側から盤側面部13b側に延在、かつ盤背面部12とダクト仕切壁6bとの間を橋渡しするように延在した平板状の形状であって、当該盤側面部13b側に向かって上り傾斜した形状となっている。
<<
7 and 8 show an example in which the design of the
前述のような通気ガイド62を備えたことにより、機器ケース43内を通過してダクト6内に移動した吹出空気が、通気ガイド62に沿って鉛直方向上側に案内(偏向)されて、ダクト6内においてダクト上昇気流を発生させながら盤天井部14側の排気口61から盤1外に排気される。これにより、例えば機器ケース43の盤背面部側開口43b(図中では連通口6c)と、ダクト6内壁面における当該盤背面部側開口43bと対向する位置(盤背面部12側の位置)と、の間の距離が十分に確保されていない場合であっても、ダクト6内におけるダウンフローが抑制されることとなり、前述の空冷式機器4や電気機器5a,5bの過熱の抑制や盤内温度の抑制が更に容易になる可能性がある。
By providing the
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the present invention has been described in detail only for the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. It is natural that such changes and the like belong to the scope of the claims.
1…盤
11,12,13a,13b,14,15…盤枠(盤正面部、盤背面部、盤側面部、盤天井部、盤底部)
16,60…連通口
2…上段部
20,30…収納室(上段部収納室、下段部収納室)
21,31…吸気口(上段部吸気口、下段部吸気口)
3…下段部
4…空冷式機器
41…発熱性電子部品
42…通風機
43…機器ケース
44…ヒートシンク
43a,43b,46…開口(盤正面部側開口、盤背面部側開口、盤底部側開口)
44b…突出方向端部
45…通風ガイド
6…ダクト
61…排気口
62…通気ガイド
1 ...
16, 60 ...
21, 31 ... Inlet (upper stage inlet, lower stage inlet)
DESCRIPTION OF
44b ... Projection direction end 45 ...
Claims (5)
盤内の盤正面部側に形成され、複数個の強制空冷式電気機器が鉛直方向に間隔を隔てて多段状に収納されている収納室と、
盤内の盤背面部側に形成され収納室と連通しているダクトと、を備え、
盤は、
盤正面部に形成され収納室と連通している吸気口と、
盤の盤天井部側に形成されダクト内と連通している排気口と、を備え、
各強制空冷式電気機器は、
収納室内において盤正面部側からダクト側に延在した筒状で、盤正面部側開口および盤背面部側開口を有している機器ケースと、
機器ケース外周面に接触している発熱性電子部品と、
盤正面部側開口に設けられ、吹出口が機器ケース内を介して盤背面部側開口と対向している通風機と、
機器ケース内周面から突出しているヒートシンクと、
機器ケース内周面における盤底部側から突出し盤背面部側に傾斜している形状の通風ガイドと、を備えた、
ことを特徴とする電気機器収納盤。 A box-shaped board in which a plurality of board frames are assembled;
A storage chamber formed on the front side of the panel in the panel, in which a plurality of forced air-cooled electric devices are stored in multiple stages at intervals in the vertical direction;
A duct formed on the back side of the panel and communicating with the storage chamber,
The board
An air inlet formed in the front of the panel and communicating with the storage chamber;
An exhaust port formed on the panel ceiling side of the panel and communicating with the inside of the duct,
Each forced air-cooled electrical device
A tubular case extending from the front side of the panel to the duct side in the storage room, and having a panel front side opening and a panel back side opening,
An exothermic electronic component in contact with the outer peripheral surface of the device case;
A ventilator that is provided in the panel front side opening, and the air outlet faces the panel back side opening through the inside of the device case;
A heat sink protruding from the inner peripheral surface of the device case,
A ventilation guide having a shape protruding from the bottom side of the panel on the inner peripheral surface of the device case and inclined toward the back side of the panel,
Electrical equipment storage board characterized by that.
盤内を上段部と下段部とに仕切っている上下段仕切壁と、
上段部の盤正面部側に形成され、複数個の強制空冷式電気機器が鉛直方向に間隔を隔てて多段状に収納されている上段部収納室と、
上段部の盤背面部側に形成され上段部収納室と連通しているダクトと、
下段部に形成されダクト内と連通している下段部収納室と、を備え、
盤は、
盤正面部の上段部側に形成され上段部収納室と連通している上段部吸気口と、
盤正面部の下段部側に形成され下段部収納室と連通している下段部吸気口と、
盤の盤天井部側に形成されダクト内と連通している排気口と、を備え、
各強制空冷式電気機器は、
上段部収納室内において盤正面部側からダクト側に延在した筒状で、盤正面部側開口および盤背面部側開口を有している機器ケースと、
機器ケース外周面に接触している発熱性電子部品と、
盤正面部側開口に設けられ、吹出口が機器ケース内を介して盤背面部側開口と対向している通風機と、
機器ケース内周面から突出しているヒートシンクと、
機器ケース内周面における盤底部側から突出し盤背面部側に傾斜している形状の通風ガイドと、を備えた、
ことを特徴とする電気機器収納盤。 A box-shaped board in which a plurality of board frames are assembled;
Upper and lower partition walls partitioning the inside of the panel into upper and lower stages,
An upper stage storage chamber that is formed on the front panel side of the upper stage, and in which a plurality of forced air-cooled electric devices are stored in multiple stages at intervals in the vertical direction;
A duct formed on the back side of the upper portion of the board and communicating with the upper portion storage chamber;
A lower portion storage chamber formed in the lower step portion and communicating with the inside of the duct,
The board
An upper intake port formed on the upper step side of the front of the panel and communicating with the upper storage chamber;
A lower air inlet formed on the lower side of the front of the panel and communicating with the lower housing,
An exhaust port formed on the panel ceiling side of the panel and communicating with the inside of the duct,
Each forced air-cooled electrical device
In a cylindrical shape extending from the front side of the panel to the duct side in the upper stage storage chamber, an equipment case having a front panel side opening and a back panel side opening,
An exothermic electronic component in contact with the outer peripheral surface of the device case;
A ventilator that is provided in the panel front side opening, and the air outlet faces the panel back side opening through the inside of the device case;
A heat sink protruding from the inner peripheral surface of the device case,
A ventilation guide having a shape protruding from the bottom side of the panel on the inner peripheral surface of the device case and inclined toward the back side of the panel,
Electrical equipment storage board characterized by that.
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- 2016-02-22 JP JP2016030541A patent/JP2017153166A/en active Pending
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