JP4945152B2 - ケーシング下部構造 - Google Patents

Description

この発明は、燃料電池コジェネレーションユニットなどの、内部に電気機器が配置されるケーシングの下部構造に関し、特に、排水口を有するケーシングの下部構造に関する。

コジェネレーションシステムは、発電を行うと同時に、発電時に発生する排熱を回収し、パッケージ外部から導入した水などの液体を加熱して送り出すシステムであって、省エネルギー推進のために現在多くの機種が開発されている。コジェネレーションシステムの代表的な例である燃料電池コジェネレーションシステムの構成例は次のようなものである。

燃料電池コジェネレーションユニットは燃料電池発電ユニットと排熱利用ユニットからなる。排熱利用ユニットは通例貯湯槽を用い、水道水質相当の温水を貯湯して、要求に応じて温水を供給する。燃料電池発電ユニットと排熱利用ユニットの間には、行き側と戻り側の２本の排熱回収流路が設置され、排熱利用ユニットから冷水を送り、燃料電池発電ユニットで加熱して温水として排熱利用ユニットに戻すことにより、燃料電池発電ユニットで発生する排熱を回収する。

このような燃料電池発電ユニット内には、排熱利用ユニットと燃料電池発電ユニットの間に水を循環させるポンプなど、電力を使用する電気機器が設置されている。特にポンプ類は、起動前に水を張る関係上、燃料電池発電ユニットの最下段の底板の上に設置されることが通例である。このように最下段にポンプ類を含む補機を収納した燃料電池発電ユニットの一例が、特許文献１に記載されている。
特開２００２−１７０５９１号公報

上記のように、電気機器が底板の上に設置されているコジェネレーション発電ユニットであるが、発電のための酸化剤として外部から空気を取り込むので、暴風雨などに際しては雨水が入り込み床面に溜まる可能性がある。床面の水溜りが広がると電気機器が損傷するだけでなく、地絡が発生する可能性があるので、流入した雨水を速やかに排出する排水口を設ける必要がある。

一方で、底板は電気機器などを支えているので、自身充分な強度を保ち、かつ枠部材に強固に固定される必要がある。前記排水口は底板の強度に悪影響を与えないよう形成されなければならない。

なお、コジェネレーション発電ユニットの中は温暖であるので、特に冬場に昆虫など小動物が入り込み易い。排水口の形状はこれら小動物の多くが入り込めない寸法とすることが望ましい。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、電気機器が配置されるケーシングの下部構造において、強度を維持しつつ効率的に排水できる構造を提供するとすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るケーシング下部構造は、内部に電気機器が配置されるケーシングの底部を形成する底板部材と、この底板部材の周辺に沿ってその底板部材を囲んで配置される枠部材とを有するケーシング下部構造である。前記底板部材は、ほぼ水平に広がる底板平坦部と、この底板平坦部の周辺に設けられて底板平坦部に連続して底板平坦部の端部から下方に延びる側面部と、前記側面部に連続して側面部の下端から外側に向かって水平に延びて切り欠き部を有する接続板部と、を具備し、前記枠部材は、前記接続板部に対して鉛直方向に対向して水平に延び、かつ、その内法が前記底板平坦部の外寸より大きいことによって、その内法部分に前記底板部材の前記底板平坦部および前記側面部がはまり込むための環状の接続板受け部と、この接続板受け部に連続して接続板受け部の外周部から上方に延びる立ち上がり部と、を具備する。前記側面部と接続板部と枠部材とによって、前記底板平坦部を囲む環状の排水溜まりが形成され、かつ、前記枠部材の内側で前記切り欠き部によって排水口が形成されている。

本発明によれば、電気機器が配置されるケーシングの下部構造において、強度を維持しつつ効率的に排水できる。

以下に、図面を参照して本発明に係るケーシング下部構造の種々の実施形態について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
本発明に係るケーシング下部構造の第１の実施形態を図１ないし図６を参照して説明する。

図１に、ケーシング下部構造の底板部材２０と枠部材５を組み立てた形状を示す。また、図２にその組み立ての状況を示す。枠部材５の下側から、底板部材２０を、底板部材２０の底板平坦部１および側面部２が枠部材５の内法部分にはまり込むよう組み付け、上側から固定ネジ９を、接続板受け部貫通孔６ａ（図４）を通して、接続板部ネジ孔６（図３）にねじ込む。このようにして底板部材２０を枠部材５に固定する。

図３に底板部材２０の形状を示す。底板部材２０の中央部は水平方向に広がる長方形の底板平坦部１になっている。底板平坦部１の各辺から下方に所定の長さだけ延びる側面部２が形成され、さらに側面部２の下端から水平方向外側に接続板部３が形成されている（図５参照)。底板部材２０はたとえば長方形の平板の４隅を切り欠いて、各４辺で折り曲げて成型する。底板部材２０の材質は炭素鋼、ステンレス鋼、プラスチック類など、電気機器を積載することが可能な強度を維持できる材質の中から好適なものを選定することができる。また、表面処理の状態も問わない。

元の平板の切り欠きにより、４辺の接続板部３のそれぞれに接して４隅に切り欠き部４が形成される。さらに、切り欠き部４に連続して、側面部２に接する４隅も側面部２の厚さ分だけ凹んでおり、二つの側面部２の合わせ目に側面部切り欠き４ａが形成される。

接続板部３には、雌ネジを切った接続板部ネジ孔６を設けており、固定ネジ９により枠部材５を取り付けることができる。

図４に枠部材５の形状を示す。断面Ｌ型の構造を、Ｌ型の角部が外側に向くよう長方形状に接続し、成型したものである（図６参照）。すなわち、枠部材５の各辺は水平方向に延びる接続板受け部２１と、接続板受け部２１の外側端部から上方に立ち上がる立ち上がり部２２からなっている。枠部材５の材質は炭素鋼、ステンレス鋼、プラスチック類など、電気機器を積載することが可能な強度を維持できる材質の中から好適なものを選定することができる。また、表面処理の状態も問わない。

枠部材５の接続板受け部２１の内法は、底板平坦部１の外寸より若干大きく設計する。接続板受け部２１の内法と、底板平坦部１の外寸との差は１ｍｍ以上２ｍｍ以下が望ましい。１ｍｍ以上とする理由は製作誤差分のクリアランスを持たせるためだが、２ｍｍ以下とする理由は後述する通り、組立後に形成される排水口７の最大寸法を４ｍｍ以下に抑えるためである。

接続板受け部２１には、接続板部３に開けられた接続板部ネジ孔６に対応する位置に、接続板部ネジ孔６よりやや大きな直径を持つ接続板受け部貫通孔６ａを備える。

図５に底板部材２０と枠部材５を組み立てた状態のコーナー部を拡大して上面から見た図を示す。側面部切り欠き４ａと組み立てる前の切り欠き部４の一部が、枠部材５の接続板受け部２１に覆われずに排水口７として開口している。排水口７の寸法は、側面部２の厚みで決まる側面部切り欠き４ａの寸法と、接続板受け部２１の内法と、底板平坦部１の外寸との差、および寸法誤差や組立誤差で決まるが、昆虫などの小動物の侵入を防ぐため最大寸法、図５においては対角線長が４ｍｍ以下とする必要があり、望ましくは３ｍｍ以下とする。そのため排水口７の一辺は３ｍｍ以下とする。この一辺の長さは、側面部２の厚みと、接続板受け部２１の内法と底板平坦部１の外寸との差を２で割った値との和に相当する。したがって、側面部２の厚みを２ｍｍとすると、接続板受け部２１の内法と底板平坦部１の外寸との差は２ｍｍ以下である必要がある。この観点からも、接続板受け部２１の内法と、底板平坦部１の外寸との差は２ｍｍ以下とすることが望ましい。

また、外側が接続板受け部２１の内側端部、内側が側面部２、底面が接続板部３により形成されている細長い排水溝８が全周にわたって形成されており、排水溝８は排水口７に接続されている。排水溝８の幅は、接続板受け部２１の内法と底板平坦部１の外寸との差、および寸法誤差や組立誤差で決まるが、接続板受け部２１の内法と底板平坦部１の外寸との差を１ｍｍ以上２ｍｍ以下とする前記の条件に従えば、中央値で０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下となる。後述するように排水溝８の幅が狭いほど、排水口７から離れた少量の水を排水口７に導く効果が高まるので、この点からも、接続板受け部２１の内法と底板平坦部１の外寸との差に関する前記の条件は好適である。

Ｌ型の枠部材５の内側と、側面部２との間は、底板部材２０より一段低くなっており、排水を貯留可能な環状の排水溜まり１０を形成している。

図６に、固定ネジ９を含む断面形状を示す。図示するように、Ｌ型の枠部材５の内側と、側面部２との間に排水溜まり１０が形成されており、その内側端に排水溝８が形成されている。

以上説明した第１の実施形態によれば、雨水が吹き込むなどの原因で底板部材２０の底板平坦部１に流入した水は、底板平坦部１から流れてまず排水溜まり１０に流入する。次いで排水溝８に流入し、最終的には排水口７から外に排出される。排水溝８は側面部２に沿って形成されているので、少量の水であれば排水溜まり１０の他の部分に及ぶことなく、直接排水溝８に入り、排水口７を通じて排出されることもある。また、排水口７の近傍でない部位で水が溜まっても、排水溝８の幅を１ｍｍ以下と狭く形成しているため、排水溝８に沿って導かれ、排水口７に達して排出される。また、排水口７の排出能力を超える流量で水が流入する場合も、排水溜まり１０に一度溜まるので、排水溜まり１０が溢れない限り支障なく排水を続けることができる。

上記の作用により、コジェネレーション発電ユニットに流入した雨水などは、底板平坦部１に滞留することなく速やかに外部に排出させることができる。このため、底板平坦部１に設置されているポンプ類などの電気機器が水に濡れることで発生する、地絡や機器の損傷を避けることができる。

なお、本実施形態では底板平坦部１などの形状が長方形の場合を説明したが、形状は長方形には限られない。側面部の外形が枠部材の内法の形状と近似しており、前記１ｍｍ以上２ｍｍ以下という好適なクリアランスが維持できるのであれば、円形や六角形、さらに複雑な形状であっても、本発明による作用および効果が有効である。

［第２の実施形態］
本発明に係るケーシング下部構造の第２の実施形態を図７ないし図１０を参照して説明する。

図７および図８に、底板部材２０と枠部材５を組み立てた状態を示す。この実施形態では、第１の実施形態とは逆に、枠部材５の上側から底板部材２０を組み付ける。そして、上側から固定ネジ９を、接続板部貫通孔６ｃを通して、接続板受け部ネジ孔６ｄ（図１０）にねじ込む。このようにして底板部材２０を枠部材５に固定する。

底板部材２０の外観形状は図３とほぼ同様である。ただし本実施形態においては、接続板部ネジ孔６を開けず、代わりに接続板部貫通孔６ｃとする。

枠部材５の外観形状は図４とほぼ同様である。ただし本実施形態においては、接続板受け部貫通孔６ａではなく、代わりに雌ネジを切った接続板受け部ネジ孔６ｄを設ける。

図９に、本実施形態における組み立て状態のコーナー部を拡大して上面から見た図を示す。第１の実施形態と異なる点として、排水溝８が排水溜まり１０の外側端に形成されており、排水口７と直接には繋がっていない。

図１０に固定ネジ９を含めた断面を示す。排水溝８が最も外側に形成されていることがわかる。

この実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、雨水が吹き込むなどの原因で底板部材２０の底板平坦部１に流入した水は、底板平坦部１から流れてまず排水溜まり１０に流入する。次いで排水溝８に流入するが、排水溝８は直接排水口７に接続されていないため、水は少量であれば排水溝８内およびコーナー部に滞留することになる。ただし水量が多ければ、排水口７に達して排出される。また、排水口７の排出能力を超える流量で水が流入する場合も、排水溜まり１０に一度溜まるので、排水溜まり１０が溢れない限り支障なく排水を続けることができる。

上記の作用により、コジェネレーション発電ユニットに流入した雨水などは、底板平坦部１に滞留することなく速やかに排水溜まり１０に貯留させ、順次排水口７を通じて排出し、もしくは排水溜まり１０において自然乾燥させることができる。このため、底板平坦部１に設置されているポンプ類などの電気機器が水に濡れることで発生する、地絡や機器の損傷を避けることができる。

本実施形態は、第１の実施形態に比べて、排水機能では劣るが、底板平坦部１へ上側から加えられる荷重には強い。そのため、底板平坦部１に重い機器を積載する場合や、底板平坦部１の厚みを極力薄くする場合などには本実施形態が有利である。

なお、本実施形態では底板平坦部１などの外形が長方形の場合を説明したが、形状は長方形には限られない。側面部の外形が枠部材の内法の形状と近似しており、前記１ｍｍ以上２ｍｍ以下という好適なクリアランスが維持できるのであれば、円形や六角形、さらに複雑な形状であっても、本発明による作用および効果が有効である。

［第３の実施形態］
第３の実施形態を図１１に示す。本実施形態は第１の実施形態の変形例である。この第３の実施形態では、枠部材５の接続板受け部２１と、底板部材２０の接続板部３との間に、弾性部材１１を挟み込む。弾性部材１１は全周にわたって切れ目なく挟み込まれてもよいが、弾性部材１１の厚みが３ｍｍ以下であれば、断続的に、たとえば固定ネジ９の周辺など、限定された領域にのみ、挟み込まれていてもよい。

この実施形態によれば、弾性部材１１はシールとして作用し、排水溝８に入った水が接続板部３と接続板受け部２１との間の隙間を浸透して排水口７以外の場所から漏出することを防ぐことができる。この場合、弾性部材１１は排水溝８の内側全周にわたって配置する必要がある。

一方、防音防振のために、接続板部３と接続板受け部２１との間に入れる場合もありうる。この場合には、特に全周にわたって挟み込む必要はないが、昆虫など小動物の進入を防ぐため弾性部材１１の厚みは３ｍｍ以下とする必要がある。接続板部３と接続板受け部２１との間に形成される弾性部材１１厚み相当の隙間は、水平に続き、垂直に続く排水口７に比べて小動物が侵入しやすい。したがって、弾性部材１１厚みは排水口７の最大径より薄い必要がある。

上記の作用により、排水溝８の内側がシールされ、排水の出口は排水口７に限定される。設置環境によっては、微量の水であっても、特定の場所以外からの排水が許容されない場合もあるので、本実施形態により、より広く設置環境の要求に応えることができる。

また本実施形態によれば、底板平坦部１に積載した電気機器が振動発生源となっている場合に、その振動が枠部材５に及んでパッケージ全体が振動し騒音を発生する事態を避けることができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態を図１２に示す。本実施形態は第２の実施形態に、第３の実施形態の弾性部材１１を適用したものである。すなわち、この第４の実施形態では、枠部材５の接続板受け部２１と、底板部材２０の接続板部３との間に、弾性部材１１を挟み込む。弾性部材１１は全周にわたって切れ目なく挟み込まれてもよいが、弾性部材１１の厚みが３ｍｍ以下であれば、断続的に、たとえば固定ネジ９の周辺など、限定された領域にのみ、挟み込まれていてもよい。

この実施形態によれば、第２の実施形態による作用・効果に加えて、第３の実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。

本発明に係るケーシング下部構造の第１の実施形態の平面図。 本発明に係るケーシング下部構造の第１の実施形態の展開立面図。 本発明に係るケーシング下部構造の第１の実施形態の底板部材の平面図。 本発明に係るケーシング下部構造の第１の実施形態の枠部材の平面図。 図１のＶ部拡大平面図。 図５のＶＩ−ＶＩ線矢視立断面図。 本発明に係るケーシング下部構造の第２の実施形態の平面図。 本発明に係るケーシング下部構造の第２の実施形態の展開立面図。 図７のＩＸ部拡大平面図。 図９のＸ−Ｘ線矢視立断面図。 本発明に係るケーシング下部構造の第３の実施形態の、図６に相当する要部拡大立断面図。 本発明に係るケーシング下部構造の第４の実施形態の、図１０に相当する要部拡大立断面図。

符号の説明

１…底板平坦部
２…側面部
３…接続板部
４…切り欠き部
４ａ…側面部切り欠き
５…枠部材
６…接続板部ネジ孔
６ａ…接続板受け部貫通孔
６ｃ…接続板部貫通孔
６ｄ…接続板受け部ネジ孔
７…排水口
８…排水溝
９…固定ネジ
１０…排水溜まり
１１…弾性部材

Claims (11)

1. 内部に電気機器が配置されるケーシングの底部を形成する底板部材と、この底板部材の周辺に沿ってその底板部材を囲んで配置される枠部材とを有するケーシング下部構造であって、
   前記底板部材は、ほぼ水平に広がる底板平坦部と、この底板平坦部の周辺に設けられて底板平坦部に連続して底板平坦部の端部から下方に延びる側面部と、前記側面部に連続して側面部の下端から外側に向かって水平に延びて切り欠き部を有する接続板部と、を具備し、
   前記枠部材は、前記接続板部に対して鉛直方向に対向して水平に延び、かつ、その内法が前記底板平坦部の外寸より大きいことによって、その内法部分に前記底板部材の前記底板平坦部および前記側面部がはまり込むための環状の接続板受け部と、この接続板受け部に連続して接続板受け部の外周部から上方に延びる立ち上がり部と、を具備し、
   前記側面部と接続板部と枠部材とによって、前記底板平坦部を囲む環状の排水溜まりが形成され、かつ、前記枠部材の内側で前記切り欠き部によって排水口が形成されていること、を特徴とするケーシング下部構造。
2. 前記底板平坦部は多角形であって、前記切り欠き部は前記多角形の各角部に接して設けられていること、を特徴とする請求項１に記載のケーシング下部構造。
3. 前記底板部材は、ほぼ平坦な板を折り曲げて形成されたものであること、を特徴とする請求項２に記載のケーシング下部構造。
4. 前記接続板受け部は前記接続板部の上側に配置され、前記排水溜まり内で前記接続板受け部の内側端部と前記側面部との間に環状の排水溝が形成され、この排水溝が前記排水口に連絡していること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のケーシング下部構造。
5. 前記接続板受け部は前記接続板部の下側に配置され、前記排水溜まり内で前記接続板部の外側端部と前記立ち上がり部との間に環状の排水溝が形成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のケーシング下部構造。
6. 前記排水口の最大幅が４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のケーシング下部構造。
7. 前記側面部の厚みが２ｍｍ以下であり、前記枠部材の開口部の寸法が、前記側面部の外側寸法に比べて、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲で大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のケーシング下部構造。
8. 前記接続板部の切り欠き部が前記側面部の切り欠き部に連続しておりかつ前記側面部の切り欠き部の最大幅が４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のケーシング下部構造。
9. 前記接続板部と接続板受け部との間に弾性部材が挟まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のケーシング下部構造。
10. 前記弾性部材は前記接続板部および接続板受け部に沿って間欠的に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のケーシング下部構造。
11. 前記弾性部材は厚みが３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のケーシング下部構造。

Images