JP6183930B2 - 電気設備用筐体 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電気設備用筐体に関する。

電気設備の１つとして、電力の変換を行う電力変換装置がある。電力変換装置は、例えば、太陽光発電システムなどに用いられる。太陽光発電システムにおいて、電力変換装置は、太陽電池パネルから入力される直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力する。こうした電力変換装置は、例えば、パワーコンディショナと呼ばれる。

電力変換装置では、ファンなどを用いて内部の機器を冷却し、電力変換時の機器の発熱を抑制することが行われている。このため、屋外に設置される電力変換装置において、電力変換装置が外気に曝されると、空気中に含まれる塵埃、塩分または腐食性ガスなどが装置内に侵入し、電力変換装置の耐久性が低下してしまう。

そこで、電力変換装置を密閉された筐体内に収納し、空調機を用いて筐体内の温度を制御することが行われている。これにより、電力変換装置が外気に曝されることを抑制し、電力変換装置の耐久性の低下を抑制することができる。また、空調機を用いて温度制御を行う場合には、筐体を無用に大きくする必要がなく、電力変換装置の設置面積の増加を抑えることもできる。

しかしながら、空調機を用いて温度制御を行う筐体では、外気温が所定値以下になった時に、室外機の保護のために、空調機の動作を停止させる必要がある。空調機の動作を停止させた場合には、機器の温度が上昇してしまうため、電力変換装置の動作も停止させなければならない。

このため、寒冷地などの外気温の低い環境では、電力変換装置を動作させることができない。例えば、太陽光発電システムにおいては、太陽電池パネルから十分な電力が供給されているにも関わらず、外気温が低いために電力変換装置を動作させることができないという状態が生じてしまう。例えば、発電効率の低下を招いてしまう。

従って、電力変換装置を収容する電気設備用筐体では、電力変換装置の耐久性の低下を抑制しつつ、外気温の低い環境でも電力変換装置を動作可能にすることが望まれている。

特開２００８−８６０８７号公報

本発明の実施形態は、電力変換装置の耐久性の低下を抑制しつつ、外気温の低い環境でも電力変換装置を動作させることができる電気設備用筐体を提供する。

本発明の実施形態によれば、第１収納室と、空調機と、第２収納室と、温度センサと、ヒータと、を備えた電気設備用筐体が提供される。前記第１収納室は、電力の変換を行う電力変換装置を収納する。前記空調機は、前記第１収納室内に設けられた室内機と、前記第１収納室の外側に設けられた室外機と、を含み、前記第１収納室内の温度を調節する。前記第２収納室は、前記室外機を収納する。前記温度センサは、前記第２収納室内の温度を検知する。前記ヒータは、前記温度センサに検知された前記温度が下限値以下の時に、前記第２収納室内を加熱する。

本発明の実施形態によれば、電力変換装置の耐久性の低下を抑制しつつ、外気温の低い環境でも電力変換装置を動作させることができる電気設備用筐体が提供される。

実施形態に係る電気設備用筐体を模式的に表す配置図である。 図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施形態に係る電気設備用筐体を模式的に表す外観図である。 実施形態に係る電気設備用筐体の電源系統を模式的に表す機能ブロック図である。 制御盤の一部を模式的に表す回路図である。 第２収納室の一部を模式的に表す機能ブロック図である。 制御ユニットの動作の一例を模式的に表すグラフ図である。 実施形態に係る別の電気設備用筐体を模式的に表す配置図である。 実施形態に係る別の電気設備用筐体を模式的に表す配置図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、実施形態に係る電気設備用筐体を模式的に表す配置図である。
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施形態に係る電気設備用筐体を模式的に表す外観図である。
図１及び図２（ａ）〜図２（ｃ）に表したように、電気設備用筐体１０（以下、筐体１０と称す）は、第１収納室１１と、第２収納室１２と、空調機１４、１５と、温度センサ１６と、ヒータ１８と、を備える。

第１収納室１１は、電力の変換を行う電力変換装置２０を収納する。電力変換装置２０は、例えば、太陽光発電システムに用いられるパワーコンディショナである。電力変換装置２０は、例えば、太陽電池パネルから入力される直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力する。筐体１０は、電力変換装置２０を収納する、いわゆるエンクロージャである。

電力変換装置２０は、太陽光発電用に限らない。電力変換装置２０は、例えば、ガスタービンエンジンや蓄電池（ＮＡＳ電池）などから入力される直流電力を交流電力に変換する装置でもよい。電力変換装置２０は、例えば、風力発電や地熱発電などの発電機から入力される交流電力を系統に対応した別の交流電力に変換する装置などでもよい。以下では、太陽光発電システムの場合を例に、説明を行う。

第１収納室１１は、内部の空間への外気の侵入を抑制する。第１収納室１１は、電力変換装置２０が外気に曝されることを抑制する。第１収納室１１は、例えば、ＩＰ５４の規格に準拠する防水防塵性を有する。第１収納室１１は、空気中に含まれる塵埃、塩分または腐食性ガスなどから電力変換装置２０を保護する。

この例では、２台の電力変換装置２０が、第１収納室１１内に設けられている。第１収納室１１内に設けられる電力変換装置２０の数は、２台に限ることなく、１台でもよいし、３台以上でもよい。電力変換装置２０の台数は、太陽電池パネルの発電量と電力変換装置２０の容量とに応じて決定すればよい。

第２収納室１２は、第１収納室１１と並べて設けられる。この例では、第２収納室１２が、第１収納室１１の横に並べられる。第２収納室１２は、第１収納室１１に対して縦に並べてもよい。すなわち、第２収納室１２は、第１収納室１１の上に設けてもよい。第２収納室１２の内部空間は、第１収納室１１の内部空間と隔離されている。この例では、第２収納室１２が、第１収納室１１と離間している。第２収納室１２は、第１収納室１１と一体に形成してもよい。すなわち、第１収納室１１及び第２収納室１２は、１つの部屋を間仕切りなどで仕切って形成してもよい。

なお、図１は、第１収納室１１及び第２収納室１２内に設けられた各部の配置を模式的に表している。図２（ａ）は、筐体１０の正面図である。図２（ｂ）は、第２収納室１２の第１収納室１１と反対側を向く側面を模式的に表す側面図である。図２（ｃ）は、第２収納室１２の第１収納室１１と対向する側面を模式的に表す側面図である。

この例において、第１収納室１１及び第２収納室１２は、略直方体状の箱形状である。第１収納室１１の一辺の長さＬ１は、例えば、５．４ｍである。第１収納室１１の別の一辺の長さＬ２は、例えば、２．３ｍである。第１収納室１１の高さＨ１は、例えば、２．９ｍである。第２収納室１２の一辺の長さＬ３は、例えば、１．８ｍである。第２収納室１２の別の一辺の長さＬ４は、例えば、２．７ｍである。第２収納室１２の高さＨ２は、例えば、２．９ｍである。第１収納室１１及び第２収納室１２には、例えば、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。第１収納室１１及び第２収納室１２の形状及び材質は、任意でよい。また、第１収納室１１及び第２収納室１２において、外壁と内壁との間には、断熱材が設けられる。これにより、第１収納室１１及び第２収納室１２は、内部の空間を断熱する。

第１収納室１１の正面には、扉１１ｄが設けられている。第１収納室１１の内部空間は、扉１１ｄによって開放または閉塞することができる。扉１１ｄを開くことで、第１収納室１１内に入ることができる。第２収納室１２の第１収納室１１と反対側を向く側面には、扉１２ｄが設けられている。第１収納室１１と同様に、第２収納室１２の内部空間は、扉１２ｄによって開放または閉塞することができる。例えば、第１収納室１１及び第２収納室１２への機器の入搬出は、扉１１ｄ、扉１２ｄを介して行われる。

空調機１４は、室内機２１と、室外機２２と、を含む。室内機２１は、第１収納室１１内に設けられる。室外機２２は、第１収納室１１の外側に設けられる。空調機１５は、室内機２３と、室外機２４と、を含む。室内機２３は、第１収納室１１内に設けられる。室外機２４は、第１収納室１１の外側に設けられる。空調機１４、１５は、第１収納室１１内の温度を調節する。

室内機２１は、直方体状の第１収納室１１の長手方向の一端に設けられる。室内機２３は、第１収納室１１の長手方向の他端に設けられる。すなわち、室内機２３は、第１収納室１１の内部空間において室内機２１の反対側に設けられる。室内機２３の吹き出し方向は、室内機２１の吹き出し方向と反対である。室内機２１、２３は、互いに第１収納室１１の中心に向けて風を吹き出す。２台の電力変換装置２０は、室内機２１、２３の間に配置される。これにより、室内機２１、２３によって効率良く第１収納室１１内の温度を調節することができる。室内機２１、２３は、例えば、第１収納室１１の天井面に取り付けてもよい。

空調機１４、１５は、第１収納室１１内に冷却風を送り込む。空調機１４、１５は、第１収納室１１内を冷却し、電力変換装置２０の温度上昇を抑制する。空調機１４、１５は、換言すれば、冷房機である。空調機１４、１５は、例えば、第１収納室１１内の温度を３０℃以下にする。空調機１４、１５は、例えば、第１収納室１１内の温度が３０℃（第１温度）よりも高くなった時に動作を開始し、第１収納室１１内の温度が２５℃（第２温度）まで低下した時に動作を停止する。第１温度は、３０℃に限ることなく、任意の温度でよい。第２温度は、第１温度よりも低い任意の温度でよい。例えば、第１収納室１１内の温度が低い場合に、室内機２１、２３から温風を出力し、第１収納室１１内を加熱してもよい。

この例では、２台の空調機１４、１５が筐体１０に設けられている。空調機の台数は、２台に限ることなく、１台でもよいし、３台以上でもよい。空調機の台数は、例えば、電力変換装置２０の発熱量や空調機の冷却能力などに応じて決定すればよい。

室内機２１と室外機２２とは、配管１４ｐを介して接続されている。配管１４ｐ内には、例えば、室内機２１と室外機２２との間で冷媒を循環させるための２本の配管が設けられている。室外機２２は、圧縮機２２ｃを含む。空調機１４は、例えば、リモートコンデシングユニット型である。室外機２２は、例えば、熱交換器（凝縮器）、ファンなどをさらに含む。室内機２１は、例えば、熱交換器（蒸発器）、ファン、膨張弁などを含む。

室内機２３と室外機２４とは、配管１５ｐを介して接続されている。室外機２４は、圧縮機２４ｃを含む。空調機１５の構成は、空調機１４と実質的に同じであるから、詳細な説明は省略する。空調機は、例えば、１台の室外機に複数台の室内機が接続されるマルチ式でもよい。

室外機２２、２４は、第２収納室１２内に設けられる。第２収納室１２は、室外機２２、２４を収納する。この例では、２台の空調機１４、１５のそれぞれの室外機２２、２４が、第２収納室１２内に並べて設けられる。

このように、筐体１０では、電力変換装置２０と室内機２１、２３とが、第１収納室１１内に設けられ、室外機２２、２４が、第２収納室１２内に設けられる。第１収納室１１の形状は、電力変換装置２０と室内機２１、２３とを収納可能な任意の形状でよい。第２収納室１２の形状は、室外機２２、２４を収納可能な任意の形状でよい。

２台の室外機２２、２４は、実質的に同じ方向を向けて第２収納室１２内に配置される。室外機２４の前面２４ａの向く方向は、室外機２２の前面２２ａの向く方向と実質的に同じである。前面２２ａ、２４ａとは、室外機２２、２４の吹き出し口の設けられた面である。すなわち、この例において、矢線ＢＤ２で表す室外機２４の吹き出し方向は、矢線ＢＤ１で表す室外機２２の吹き出し方向と実質的に同じである。以下では、室外機２２の吹き出し方向を吹き出し方向ＢＤ１と称し、室外機２４の吹き出し方向を吹き出し方向ＢＤ２と称す。

吹き出し方向ＢＤ２における室外機２４の前面２４ａの位置は、吹き出し方向ＢＤ１における室外機２２の前面２２ａの位置と実質的に同じである。すなわち、前面２４ａは、前面２２ａと実質的に同一平面上に位置する。

温度センサ１６は、第２収納室１２内に設けられる。温度センサ１６は、第２収納室１２内の温度を検知する。温度センサ１６は、温度を検知可能な任意のセンサでよい。

ヒータ１８は、第２収納室１２内に設けられる。ヒータ１８は、温度センサ１６に検知された温度が下限値以下の時に、第２収納室１２内を加熱する。ヒータ１８は、例えば、温度センサ１６に検知された温度が−１５℃以下の時に、第２収納室１２内を加熱する。

例えば、汎用の空調機では、冷房運転の下限温度が、−１５℃となっている。これは、室外機の装置保護のためである。例えば、汎用の空調機において外気温が−１５℃以下になると、空調機を循環する冷媒が気化せずに液状のまま圧縮機に入り込んでしまう、いわゆる液バック現象が発生する。こうした液バック現象は、圧縮機の故障の要因となる。

液バック現象は、冷媒のガス化を阻害する要因を排除すれば抑制することができる。しかしながら、屋外設置の場合、個々の環境因子が大きいため、どのような対応が最も効果的であるか、事前の判断が難しい。また、低温対策を施した専用の空調機を用いるようにすると、例えば、電気設備用筐体の製造コストの増加を招いてしまう。さらに、外気の導入は、塩害や腐食性ガスの影響などにより、電力変換装置の耐久性を低下させる要因になる。

このため、寒冷地などにおいて外気温が−１５℃以下になった場合には、電気設備用筐体内に設置した電力変換装置を動作させることが難しかった。こうした外気温にともなう電力変換装置の動作停止は、発電効率を低下させる要因になる。従って、電力変換装置を収容する電気設備用筐体では、電力変換装置の耐久性の低下を抑制しつつ、外気温の低い環境でも電力変換装置を動作可能にすることが望まれている。

これに対して、本実施形態に係る筐体１０では、室外機２２、２４を第２収納室１２内に収納し、温度センサ１６に検知された温度が下限値以下の時に、ヒータ１８で第２収納室１２内を加熱する。これにより、筐体１０では、例えば、室外機２２、２４の周囲温度が−１５℃以下になることを抑制することができる。例えば、室外機２２、２４における液バック現象の発生を抑制することができる。従って、本実施形態に係る筐体１０では、電力変換装置２０の耐久性の低下を抑制しつつ、外気温の低い環境でも電力変換装置２０を動作させることができる。

また、寒冷地では、相対的に降雪量が多い。このため、室外機が外部に露出した筐体では、例えば、床を上げて高い位置に室外機を取り付けたり、室外機に防雪ダクトを取り付けるなどといった降雪に対しての対策が必要となる。これに対して、本実施形態に係る筐体１０では、第２収納室１２内に室外機２２、２４を収納するので、こうした降雪に対する対策も不要となる。例えば、吹き出し口が雪で塞がれるなどといった室外機２２、２４への降雪の影響をより適切に抑制することができる。

室外機２２の前面２２ａから第２収納室１２の対向する壁面までの距離Ｄ１は、例えば、１１８０ｍｍである。距離Ｄ１が短いと、例えば、室外機２２から排出された熱風を室外機２２が再び吸い込み、空調機１４の冷却効率が低下してしまう。このため、距離Ｄ１は、１０００ｍｍ以上にする。これにより、排出された熱風の吸い込みを抑制することができる。室外機２４の前面２４ａから第２収納室１２の対向する壁面までの距離は、距離Ｄ１と実質的に同じである。室外機２４の前面２４ａから第２収納室１２の対向する壁面までの距離は、１０００ｍｍ以上である。

室外機２２の側面と第２収納室１２の壁面との間の距離Ｄ２は、例えば、２６０ｍｍである。室外機２４の側面と第２収納室１２の壁面との間の距離Ｄ３は、例えば、２６０ｍｍである。距離Ｄ３は、距離Ｄ２と実質的に同じである。距離Ｄ２、Ｄ３は、２００ｍｍ以上にする。これにより、室外機２２、２４から排出された熱風の側方からの回り込みを抑制することができる。

室外機２２、２４の並ぶ方向において、室外機２２、２４の中心間の距離Ｄ４は、例えば、１１９６ｍｍである。室外機２２と室外機２４との間の距離Ｄ５は、例えば、３００ｍｍである。距離Ｄ４を１０００ｍｍ以上にする。または、距離Ｄ５を３００ｍｍ以上にする。これにより、例えば、室外機２２、２４の一方から排出された熱風を室外機２２、２４の他方が再び吸い込んでしまうことを抑制することができる。

第２収納室１２は、換気扇３０をさらに含む。換気扇３０は、温度センサ１６に検知された温度が上限値以上の時に、第２収納室１２内の換気を行う。換気扇３０は、第２収納室１２内の空気を第２収納室１２の外部に排出する。換気扇３０は、例えば、有圧換気扇である。

換気扇３０は、例えば、温度センサ１６に検知された第２収納室１２内の温度が２５℃以上の時に、第２収納室１２内の換気を行う。これにより、例えば、第２収納室１２内の温度が室外機２２、２４の上限温度に達してしまうことを抑制することができる。例えば、空調機１４、１５の冷却効率の低下を抑制することができる。

この例では、第２収納室１２の正面に設けられた２つの換気扇３０及び第２収納室１２の背面に設けられた２つの換気扇３０の計４つの換気扇３０が設けられている。正面に設けられた２つの換気扇３０は、上下方向に並べて設けられる。同様に、背面に設けられた２つの換気扇３０は、上下方向に並べて設けられる。下側に設けられた換気扇３０の中心の高さＨ３は、例えば、１２１５ｍｍ（１０００ｍｍ以上）である。上側に設けられた換気扇３０の中心の高さＨ４は、例えば、２２４１ｍｍ（２０００ｍｍ以上）である。

各換気扇３０は、室外機２２、２４の吹き出し方向ＢＤ１、ＢＤ２において、室外機２２、２４よりも前方に配置される。これにより、例えば、換気扇３０の動作時に、室外機２２、２４の排気を適切に換気扇３０から外部に排出することができる。例えば、室外機２２、２４において、排出された熱風の吸い込みをより適切に抑制することができる。吹き出し方向ＢＤ１、ＢＤ２における室外機２２、２４の前面２２ａ、２４ａと各換気扇３０の中心との間の距離ＤＦは、例えば、７６０ｍｍである。

換気扇３０の数は、４つに限ることなく、３つ以下でもよいし、５つ以上でもよい。換気扇３０の数は、室外機２２、２４の発熱量や換気扇３０の排気風量などに応じて決定すればよい。また、換気扇３０の配置は、上記に限ることなく、第２収納室１２内の換気を適切に行うことができる任意の位置でよい。

換気扇３０の開口部分には、有圧シャッタ３１と、フード３２と、が設けられている。有圧シャッタ３１及びフード３２は、複数の換気扇３０のそれぞれに設けられる。有圧シャッタ３１は、換気扇３０の動作時に換気扇３０の風圧で開き、換気扇３０の停止時に閉じて換気扇３０の開口部分を閉塞する。有圧シャッタ３１は、例えば、換気扇３０の停止時に、換気扇３０の開口部分から第２収納室１２内に外気が入り込むことを抑制する。

フード３２は、第２収納室１２の外面に取り付けられる。フード３２は、略Ｌ字状に屈曲した管である。フード３２は、開口を下方に向け、換気扇３０の開口部分への風雨などの侵入を抑制する。

第２収納室１２は、吸気口３４とシャッタ３５とをさらに含む。吸気口３４は、第２収納室１２内に外気を導入するための開口である。シャッタ３５は、換気扇３０の動作時に吸気口３４を開放し、換気扇３０の停止時に吸気口３４を閉塞する。これにより、第２収納室１２内の換気をより適切に行うことができるとともに、換気扇３０の停止時に、吸気口３４から第２収納室１２内に外気が入り込むことを抑制することができる。

シャッタ３５は、例えば、モータやアクチュエータなどの動力源を含む電動シャッタであり、電力の供給に応じて吸気口３４を開放する開き状態と、吸気口３４を閉塞する閉じ状態と、に遷移する。

この例では、第２収納室１２の正面に１つずつ、背面に１つずつ、第１収納室１１と対向する側面に２つずつの、計４つの吸気口３４及びシャッタ３５が設けられている。

吸気口３４及びシャッタ３５は、室外機２２、２４の吹き出し方向ＢＤ１、ＢＤ２において、室外機２２、２４よりも後方に配置される。より詳しくは、吸気口３４及びシャッタ３５は、吹き出し方向ＢＤ１、ＢＤ２において、室外機２２の前面２２ａ及び室外機２４の前面２４ａよりも後方に配置される。

このように、室外機２２、２４は、吹き出し方向ＢＤ１、ＢＤ２において、換気扇３０と吸気口３４との間に配置される。これにより、例えば、換気扇３０の動作時に、室外機２２、２４の排気をより適切に換気扇３０から外部に排出することができる。例えば、室外機２２、２４において、排出された熱風の吸い込みをより適切に抑制することができる。吸気口３４の中心の高さ方向の位置は、例えば、下側に設けられた換気扇３０の中心の高さＨ３と実質的に同じである。

吸気口３４及びシャッタ３５の数は、４つに限ることなく、３つ以下でもよいし５つ以上でもよい。吸気口３４及びシャッタ３５の数は、例えば、換気扇３０の排気風量などに応じて決定すればよい。また、吸気口３４及びシャッタ３５の位置は、上記に限ることなく、第２収納室１２内の換気を適切に行うことができる任意の位置でよい。

吸気口３４には、フード３６が設けられている。フード３６は、複数の吸気口３４のそれぞれに設けられる。フード３６の構成及び機能は、換気扇３０の開口部分に設けられたフード３２と実質的に同じであるから、詳細な説明は省略する。

第１収納室１１内には、無停電電源装置４０、分電盤４１、変圧器盤４２、制御盤４３、接地端子盤４４、温度センサ４５、及び、ヒータ４６が、さらに設けられている。

無停電電源装置４０は、バッテリ４０ｂを含み、例えば、系統側からの電力供給が断たれた時に、電力変換装置２０などに一定時間電力を供給する。

分電盤４１は、複数のブレーカを含む。外部から供給された電力は、分電盤４１に設けられた各ブレーカを介して筐体１０内の各部に供給される。分電盤４１は、外部から供給される電力を筐体１０内の各部に配分するとともに、各ブレーカにより、筐体１０内の各部を過電流などから保護する。

変圧器盤４２は、交流電力の変換を行う変圧器を含む。変圧器盤４２には、例えば、複数の変圧器が設けられる。制御盤４３は、例えば、筐体１０内の各部の制御や外部の機器との通信などを行う。接地端子盤４４は、例えば、筐体１０の外装金属板と電気的に接続されている。接地端子盤４４は、フレームアースに用いられる。

温度センサ４５は、第１収納室１１内の温度を検知する。温度センサ４５は、例えば、バイメタルを含み、第１収納室１１内の温度によって接点のオン・オフを切り替える温度スイッチである。

ヒータ４６は、温度センサ４５に検知された温度が所定値以下の時に、第１収納室１１内を加熱する。

図３は、実施形態に係る電気設備用筐体の電源系統を模式的に表す機能ブロック図である。
図３に表したように、電力変換装置２０は、太陽電池パネル２と電力系統４とに接続される。電力変換装置２０は、例えば、コネクタなどにより、太陽電池パネル２及び電力系統４のそれぞれに対して着脱可能に接続される。

電力系統４は、例えば、電力を需要家の受電設備に供給するための送電線である。電力系統４の供給する電力は、交流である。電力系統４は、例えば、商用電源の送電線である。電力系統４の電力は、例えば、三相２１０Ｖ（実効値）の交流電力である。電力系統４の電力は、単相１００Ｖ（実効値）の交流電力でもよい。以下では、三相２１０Ｖを例に説明を行う。電力系統４の交流電力の周波数は、例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。電力系統４は、例えば、自家発電システム内の送電線などでもよい。

電力変換装置２０は、例えば、スイッチング素子２０ｓを含み、スイッチング素子２０ｓのオン・オフによって、直流電圧を交流電圧に変換する。電力変換装置２０は、スイッチング素子２０ｓのオン・オフにより、太陽電池パネル２から供給される直流電力を交流電力に変換して電力系統４に出力する。電力変換装置２０のスイッチング素子２０ｓには、例えば、自己消弧型の素子が用いられる。より具体的には、例えば、ＧＴＯ（Gate Turn-Off thyristor）、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などが用いられる。

電力変換装置２０は、例えば、変圧器５を介して電力系統４に電気的に接続される。変圧器５は、例えば、電力変換装置２０から出力された交流電力を電力系統４に対応した交流電力に変換する。変圧器５は、例えば、電力変換装置２０と電力系統４とを電気的に絶縁する。

変圧器盤４２は、例えば、変圧器５０、５１を含む。変圧器５０は、分電盤４１に設けられたブレーカを介して、電力変換装置２０の出力側に接続される。変圧器５０には、電力系統４の電力が供給される。変圧器５０は、例えば、三相２１０Ｖの交流電力を単相２１０Ｖの交流電力に変換する。

変圧器５０の出力は、分電盤４１に設けられたブレーカを介して、室外機２２、室外機２４、電力変換装置２０、ヒータ４６、ヒータ１８、通信機器５２、及び、変圧器５１に接続される。

室外機２２、２４、ヒータ１８、４６は、変圧器５０からの電力供給によって動作する。また、変圧器５０の出力は、室外機２２、２４を介して室内機２１、２３に供給される。これにより、室内機２１、２３が動作する。

電力変換装置２０は、例えば、変圧器５０から供給される電力により、内部に設けられたファンを駆動する。通信機器５２は、変圧器５０からの電力供給によって駆動され、外部の機器との通信を行う。通信機器５２は、例えば、太陽電池パネル２の電圧、電流、発電量、及び、電力変換装置２０の機器状態などを計測監視し、取得データを外部の機器に送信する。

変圧器５１は、例えば、単相２１０Ｖの交流電力を単相１００Ｖの交流電力に変換する。変圧器５１の出力は、分電盤４１に設けられたブレーカを介して、無停電電源装置４０、照明５３、コンセント５４、換気扇３０、及び、シャッタ３５に接続される。なお、図３では図示を簡略化しているが、変圧器５１は、４つの換気扇３０及び４つのシャッタ３５のそれぞれと接続される。

無停電電源装置４０は、例えば、変圧器５１から供給される単相１００Ｖの交流電力を直流電力に変換して内蔵のバッテリ４０ｂを充電するとともに、充電された直流電力を単相１００Ｖの交流電力に変換して出力する。これにより、無停電電源装置４０は、電力系統４からの電力供給が断たれた場合にも、無停電電源装置４０に接続された機器を所定の時間だけ駆動する。また、無停電電源装置４０は、例えば、電力系統４の瞬時電圧低下の影響を抑制する。

照明５３は、スイッチ５５を介して変圧器５１の出力側に接続される。スイッチ５５は、照明５３への電力の供給及び電力供給の停止を切り替える。照明５３及びスイッチ５５は、第１収納室１１内に設けられる。照明５３は、例えば、第１収納室１１内を照らす室内灯である。照明５３は、例えば、第１収納室１１の外側を照らす外灯でもよい。

コンセント５４は、プラグを挿し込むための挿し込み口を有し、挿し込まれた機器に電力を供給する。換気扇３０及びシャッタ３５は、変圧器５１からの電力供給によって動作する。

無停電電源装置４０の出力は、電力変換装置２０と制御盤４３とに接続されている。電力変換装置２０は、例えば、無停電電源装置４０から供給される電力によって、電力変換の制御を行う。これにより、電力系統４からの電力供給の停止や瞬時電圧低下などによって、電力変換装置２０の動作が急に停止してしまうことを抑制することができる。

制御盤４３は、ＡＣ−ＤＣコンバータ５６と、入出力インタフェース５７と、メディアコンバータ５８と、を含む。ＡＣ−ＤＣコンバータ５６は、無停電電源装置４０に接続されている。ＡＣ−ＤＣコンバータ５６は、無停電電源装置４０から供給される交流電力を直流電力に変換して入出力インタフェース５７及びメディアコンバータ５８に供給する。

入出力インタフェース５７は、無停電電源装置４０、室内機２１、２３、ドアスイッチ６０、温度センサ６１、及び、メディアコンバータ５８と接続されている。ドアスイッチ６０は、第１収納室１１の扉１１ｄの開閉を検知する。温度センサ６１は、第１収納室１１内の温度が高温か否かを検知する。温度センサ６１は、例えば、第１収納室１１内の温度が３０℃以上か否かを検知する。温度センサ６１は、例えば、第１収納室１１内の温度が所定値以上になった時に接点のオン・オフを切り替える温度スイッチである。空調機１４、１５は、例えば、温度センサ６１の検知に応じて、動作を開始する。空調機１４、１５は、動作を開始した後は、例えば、室内機２１、２３の吸い込み温度を内部に設けられた温度センサで計測して第１収納室１１内の温度を検知する。

無停電電源装置４０は、無停電電源装置４０の故障を表す故障検知信号、及び、無停電電源装置４０のバッテリ電圧が所定値以下に低下したことを表すバッテリ電圧低下信号を、入出力インタフェース５７に入力する。ドアスイッチ６０は、扉１１ｄの開放を表す扉開放信号を、入出力インタフェース５７に入力する。室内機２１、２３は、空調機１４、１５の故障を表す空調故障信号を、入出力インタフェース５７に入力する。入出力インタフェース５７は、入力されたこれらの信号をメディアコンバータ５８に出力する。

メディアコンバータ５８は、各電力変換装置２０及び入出力インタフェース５７と接続されている。電力変換装置２０は、電力変換装置２０の機器状態を表す各種の信号を、メディアコンバータ５８に入力する。また、メディアコンバータ５８は、外部の機器と通信を行うための伝送経路と接続されている。伝送経路は、例えば、インターネットなどのネットワークの一部を構成する経路である。メディアコンバータ５８は、各電力変換装置２０及び入出力インタフェース５７から入力された各種の信号を伝送経路に応じた形式の信号に変換して伝送経路に出力する。メディアコンバータ５８は、例えば、メタルケーブルを介して入力される電気信号を光信号に変換して伝送経路に出力する。

これにより、筐体１０や電力変換装置２０の状態をネットワークを介して外部の機器でモニタリングすることができる。また、入出力インタフェース５７及びメディアコンバータ５８に無停電電源装置４０から電力を供給する。これにより、例えば、電力系統４からの電力供給が断たれて電力変換装置２０の動作が停止したことを外部のモニタに通知することができる。

図４は、制御盤の一部を模式的に表す回路図である。
図４に表したように、制御盤４３は、リレーＭＣ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、及び、タイマＴＭを含む。温度センサ４５、リレーＭＣ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、及び、タイマＴＭは、ヒータ４６の電力供給経路上に設けられる。すなわち、温度センサ４５、リレーＭＣ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、及び、タイマＴＭは、ヒータ４６と変圧器５０との間に設けられる。

この例において、温度センサ４５は、温度スイッチである。温度センサ４５は、第１収納室１１内の温度が所定値以下になった時に、接点をオフからオンに切り替える。温度センサ４５は、例えば、０℃以下になった時に、接点を切り替える。

第１収納室１１内の温度が０℃以下になって温度センサ４５がオンになると、リレーＸ１及びリレーＭＣのａ接点がオンになり、ヒータ４６に電力が供給される。また、この時、リレーＸ１のｂ接点がオフになるため、タイマＴＭは作動しない。これにより、第１収納室１１内が、ヒータ４６によって加熱される。

ヒータ４６の加熱によって第１収納室１１内の温度が０℃よりも高くなると、リレーＸ１のａ接点がオフになる。この時、リレーＭＣのａ接点及びリレーＸ３のｂ接点の経路によって、リレーＭＣが自己保持され、ヒータ４６への電力供給が継続される。同時に、リレーＸ１及びリレーＸ３のｂ接点によって、タイマＴＭが作動する。タイマＴＭは、限時動作接点である。タイマＴＭは、電力が供給された時点から所定時間の経過後に接点をオフからオンに切り替える。タイマＴＭは、例えば、電力供給から１０分後に接点をオンに切り替える。

タイマＴＭの接点がオンになると、リレーＸ２のａ接点がオンになるとともに、リレーＸ３のｂ接点がオフになる。これにより、リレーＭＣのａ接点がオフになり、ヒータ４６への電力供給が停止される。

このように、この例では、第１収納室１１内の温度が０℃以下になることによって、第１収納室１１内の加熱が開始され、第１収納室１１内の温度が０℃よりも高くなった時点から１０分後に第１収納室１１内の加熱が停止される。これにより、０℃付近の室温において、ヒータ４６がオン・オフを繰り返してしまうことを抑制することができる。

前述のように、空調機１４、１５は、第１収納室１１内の温度を３０℃以下に調節する。すなわち、第１収納室１１内の温度は、空調機１４、１５及びヒータ４６により、０℃よりも高く３０℃以下に制御される。これにより、例えば、無停電電源装置４０のバッテリ４０ｂの経年劣化を抑制することができる。

なお、温度センサ４５の検知温度は、０℃に限ることなく、例えば、バッテリ４０ｂの温度耐性などに応じて適宜決定すればよい。タイマＴＭの遅延時間は、１０分に限ることなく、任意の時間でよい。ヒータ４６のオン・オフ制御は、上記のようなリレー回路に限ることなく、例えば、マイコンなどを用いて制御してもよい。

図５は、第２収納室の一部を模式的に表す機能ブロック図である。
図５に表したように、第２収納室１２は、制御ユニット７０と、スイッチ７１、７２とをさらに含む。スイッチ７１は、ヒータ１８と変圧器５０との間に設けられる。スイッチ７１は、ヒータ１８への電力の供給と電力供給の停止とを切り替える。スイッチ７２は、換気扇３０と変圧器５１との間に設けられる。スイッチ７２は、換気扇３０への電力の供給と電力供給の停止とを切り替える。なお、ヒータ１８、換気扇３０及びシャッタ３５への電力供給は、変圧器５０、５１からに限ることなく、例えば、無停電電源装置４０などから供給してもよい。

制御ユニット７０は、温度センサ１６、シャッタ３５、スイッチ７１、７２と接続されている。温度センサ１６は、第２収納室１２内の温度の検知結果を制御ユニット７０に入力する。制御ユニット７０は、シャッタ３５に制御信号を送信する。シャッタ３５は、制御ユニット７０からの制御信号に応じて吸気口３４を開閉する。このように、制御ユニット７０は、シャッタ３５の開閉を制御する。制御ユニット７０は、スイッチ７１及びスイッチ７２のそれぞれの制御端子に接続され、スイッチ７１及びスイッチ７２のオン・オフを切り替える。すなわち、制御ユニット７０は、ヒータ１８及び換気扇３０への電力供給及び電力供給の停止を制御する。このように、制御ユニット７０は、ヒータ１８、換気扇３０及びシャッタ３５の動作を制御する。制御ユニット７０は、第１収納室１１に設けてもよい。制御ユニット７０は、例えば、制御盤４３に設けてもよい。制御ユニット７０は、例えば、室内機２１、２３または室外機２２、２４に内蔵させてもよい。

なお、図５では、図示を簡略化しているが、４つの換気扇３０及び４つのシャッタ３５のそれぞれは、上記と同様の構成である。制御ユニット７０は、４つの換気扇３０及び４つのシャッタ３５のそれぞれの動作を個別に制御する。

図６は、制御ユニットの動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図６は、ヒータ１８、室外機２２、２４、換気扇３０及びシャッタ３５の動作と、第２収納室１２内の温度とを模式的に表している。
図６に表したように、制御ユニット７０は、温度センサ１６に検知された第２収納室１２内の温度が−１５℃以下になった時に、スイッチ７１をオフからオンに切り替えてヒータ１８に電力を供給し、ヒータ１８を駆動する。このように、ヒータ１８は、例えば、温度センサ１６に検知された温度が−１５℃以下の時に、第２収納室１２内を加熱する。ヒータ１８の駆動を開始する温度は、−１５℃に限らない。ヒータ１８の駆動を開始する温度は、室外機２２、２４の温度耐性などに応じて適宜決定すればよい。

制御ユニット７０は、ヒータ１８を駆動した後、温度センサ１６に検知された温度が−１０℃以上になった時点から一定時間の計時を開始する。制御ユニット７０の計時する時間は、例えば、１分である。計時する時間は、１分に限らず、任意の時間でよい。

制御ユニット７０は、−１０℃以上の状態が１分間継続された時に、スイッチ７１をオンからオフに切り替えてヒータ１８への電力の供給を停止し、ヒータ１８を停止させる。また、制御ユニット７０は、１分間経過する前に温度が再び−１０℃よりも低くなった場合には、計時を停止し、ヒータ１８の駆動状態を継続する。

このように、ヒータ１８は、−１５℃以下の時に加熱を開始し、−１０℃以上の状態が１分間継続された時に加熱を停止する。これにより、第２収納室１２内を適切に加熱することができる。また、ヒータ１８がオン・オフを繰り返してしまうことを抑制することができる。計時を開始する温度は、−１０℃に限ることなく、ヒータ１８の駆動を開始する温度よりも高い任意の値でよい。この例では、−１５℃よりも高い温度であればよい。

制御ユニット７０は、温度センサ１６に検知された第２収納室１２内の温度が２５℃以上になった時に、４つの換気扇３０のうちの下段に配置された２つの換気扇３０のスイッチ７２をオフからオンに切り替えて、下段の２つの換気扇３０に電力を供給し、２つの換気扇３０を駆動する。このように、下段の２つの換気扇３０は、温度センサ１６に検出された温度が２５℃以上の時に、第２収納室１２内の換気を行う。

また、制御ユニット７０は、２つの換気扇３０の駆動開始とともに、４つのシャッタ３５のうちの正面及び背面に配置された２つのシャッタ３５に制御信号を送信し、２つのシャッタ３５を駆動して２つの吸気口３４を開放する。これにより、第２収納室１２内に外気が導入されて第２収納室１２内が換気され、第２収納室１２内が冷却される。

制御ユニット７０は、下段の２つの換気扇３０の駆動を開始し、２つの吸気口３４を開放した後、温度センサ１６に検知された温度が２０℃以下になった時点から１分間の計時を開始する。ヒータ１８の場合と同様に、計時する時間は、任意の時間でよい。

制御ユニット７０は、２０℃以下の状態が１分間継続された時に、スイッチ７２をオンからオフに切り替えて２つの換気扇３０への電力の供給を停止し、２つの換気扇３０を停止させる。また、制御ユニット７０は、２つのシャッタ３５に制御信号を送信し、開放された２つの吸気口３４を閉塞する。制御ユニット７０は、１分間経過する前に温度が再び２０℃よりも高くなった場合には、計時を停止し、２つの換気扇３０の駆動状態及び２つの吸気口３４の開放状態を継続する。

制御ユニット７０は、下段の２つの換気扇３０の駆動を開始し、２つの吸気口３４を開放した後、温度センサ１６に検知された温度が３０℃以上になった場合には、上段に配置された残り２つの換気扇３０のスイッチ７２をオフからオンに切り替えて、上段の２つの換気扇３０に電力を供給し、２つの換気扇３０を駆動する。これとともに、制御ユニット７０は、第１収納室１１と対向する側面に配置された残り２つのシャッタ３５に制御信号を送信し、残り２つの吸気口３４を開放する。

制御ユニット７０は、４つの換気扇３０の駆動及び４つの吸気口３４の開放を行った後、温度センサ１６に検知された温度が２０℃以下になった時には、２つの場合と同様の処理で各換気扇３０の停止及び各吸気口３４の閉塞を行う。

また、制御ユニット７０は、２つ又は４つの換気扇３０を駆動している状態で室外機２２、２４の圧縮機２２ｃ、２４ｃが停止した場合、すなわち空調機１４、１５の動作が停止した場合には、各換気扇３０の動作を停止させ、各吸気口３４を閉塞する。

このように、筐体１０は、室外機２２、２４を第２収納室１２内に収納し、第２収納室１２内の温度を制御する。これにより、外気温の低い環境でも電力変換装置２０を動作させることができる。

この例では、制御ユニット７０を用いてヒータ１８、換気扇３０及びシャッタ３５の動作を制御しているが、これに限ることなく、例えば、リレー回路などを用いて制御を行ってもよい。上記の例では、１つの温度センサ１６の検知結果を基に、ヒータ１８、換気扇３０及びシャッタ３５の動作を制御している。リレー回路で各部の動作を制御する場合には、ヒータ１８の動作を制御するための温度センサと、換気扇３０の動作を制御するための温度センサと、シャッタ３５の動作を制御するための温度センサとを設けてもよい。すなわち、検知する温度に応じた複数の温度センサを設けてもよい。

図７は、実施形態に係る別の電気設備用筐体を模式的に表す配置図である。
図７に表したように、電気設備用筐体１００では、第２収納室１２が、第１収納室１１と一体である。電気設備用筐体１００では、例えば、１つの部屋を仕切ることにより、第１収納室１１と第２収納室１２とが形成される。このように、第２収納室１２は、第１収納室１１と一体でもよい。但し、上記のように、第２収納室１２を第１収納室１１と離間させることにより、例えば、室外機２２、２４の低温対策が必要ない場合に、第１収納室１１のみを用いることができる。すなわち、低温対策が必要な筐体と低温対策の必要のない筐体とで第１収納室１１を共用することができる。これにより、例えば、電気設備用筐体の製造コストを抑制することができる。

図８は、実施形態に係る別の電気設備用筐体を模式的に表す配置図である。
図８に表したように、電気設備用筐体１１０は、第３収納室１３をさらに含む。電気設備用筐体１１０では、第２収納室１２が、空調機１４の室外機２２を収納し、第３収納室１３が、空調機１５の室外機２４を収納する。この例では、第２収納室１２及び第３収納室１３が第１収納室１１と離間している。第２収納室１２及び第３収納室１３は、第１収納室１１と一体でもよい。

電気設備用筐体１１０は、温度センサ７６と、ヒータ７８と、を含む。温度センサ７６は、第３収納室１３内の温度を検出する。ヒータ７８は、温度センサ７６に検出された温度が下限値以下の時に、第３収納室１３内を加熱する。第３収納室１３の機能及び構成は、第２収納室１２と実質的に同じであるから、詳細な説明は省略する。

第２収納室１２は、第１収納室１１の長手方向の一端側に配置される。第３収納室１３は、第１収納室１１の長手方向の他端側に配置される。換言すれば、第３収納室１３は、第１収納室１１を挟んで第２収納室１２と反対側に配置される。このように、第２収納室１２は、室内機２１に近接して配置される。第３収納室１３は、室内機２３に近接して配置される。これにより、例えば、室内機２１と室外機２２との接続、及び、室内機２３と室外機２４との接続を容易にすることできる。

このように、複数台の空調機を設置する場合には、室外機の数に応じた数の収納室を用意してもよい。但し、上記のように、第２収納室１２内に複数台の室外機を並べて配置することにより、例えば、電気設備用筐体の製造コストを抑えることができる。また、排出された熱風の吸い込みを考慮すると、室外機の前面から収納室の壁面までの距離は、収納室内に１台の室外機を設ける場合でも、あまり短くすることができない。このため、複数台の室外機毎に収納室を設ける場合には、例えば、電気設備用筐体が大型化してしまう。電気設備用筐体１０で表したように、第２収納室１２内に複数台の室外機を並べて配置する。これにより、例えば、電気設備用筐体の大型化を抑制することができる。

実施形態によれば、電力変換装置の耐久性の低下を抑制しつつ、外気温の低い環境でも電力変換装置を動作させることができる電気設備用筐体が提供される。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、電気設備用筐体に含まれる、第１収納室、第２収納室、空調機、室内機、室外機、温度センサ、ヒータ、換気扇、吸気口、及び、シャッタなどの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した電気設備用筐体を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての電気設備用筐体も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (10)

1. 電力の変換を行う電力変換装置を収納する第１収納室と、
   前記第１収納室内に設けられた室内機と、前記第１収納室の外側に設けられた室外機と、を含み、前記第１収納室内の温度を調節する空調機と、
   前記室外機を収納する第２収納室と、
   前記第２収納室内の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサに検出された前記温度が下限値以下の時に、前記第２収納室内を加熱するヒータと、
   を備えた電気設備用筐体。
2. 前記空調機は、２台設けられ、
   ２台の前記空調機のそれぞれの前記室外機は、前記第２収納室内に並べて設けられる請求項１記載の電気設備用筐体。
3. ２台の前記室外機の並ぶ方向において、２台の前記室外機の中心間の距離は、１０００ｍｍ以上である請求項２記載の電気設備用筐体。
4. 前記ヒータは、前記温度が前記下限値よりも高い所定値以上の状態が一定時間継続された時に、前記加熱を停止する請求項１記載の電気設備用筐体。
5. 前記第２収納室は、前記温度センサに検出された前記温度が上限値以上の時に、前記第２収納室内の換気を行う換気扇を含む請求項１記載の電気設備用筐体。
6. 前記換気扇は、前記室外機の吹き出し方向において、前記室外機よりも前方に配置される請求項５記載の電気設備用筐体。
7. 前記第２収納室は、前記第２収納室内に外気を導入するための吸気口と、前記換気扇の動作時に前記吸気口を開放し前記換気扇の停止時に前記吸気口を閉塞するシャッタと、をさらに含む請求項５記載の電気設備用筐体。
8. 前記吸気口及び前記シャッタは、前記室外機の吹き出し方向において、前記室外機よりも後方に配置される請求項７記載の電気設備用筐体。
   
9. 前記第２収納室は、前記第１収納室と離間している請求項１記載の電気設備用筐体。
10. 前記室外機を収納する第３収納室と、
    前記第３収納室内の温度を検出する温度センサと、
    前記第３収納室の前記温度センサに検出された前記温度が下限値以下の時に、前記第３収納室内を加熱するヒータと、
    をさらに備え、
    前記空調機は、２台設けられ、
    前記第２収納室は、２台の前記空調機の一方の前記室外機を収納し、
    前記第３収納室は、２台の前記空調機の他方の前記室外機を収納する請求項１記載の電気設備用筐体。

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