JP6338794B1

JP6338794B1 - 制御盤

Info

Publication number: JP6338794B1
Application number: JP2017566153A
Authority: JP
Inventors: 久典進藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2037-06-08
Also published as: WO2018225214A1; US10833490B2; US20200091688A1; JPWO2018225214A1

Abstract

筐体（１）内に床面に対して垂直方向に延びる母線室（４）内部に母線（５）が収納されるとともに、母線（５）から収納機器（６）に電力が供給される制御盤において、母線室（４）に設けられるとともに冷却用空気を取り込むための吸気口（９）と、収納機器（６）に設けられるとともに母線室（４）に設けられた母線室排気口（１０）と互いに対向する機器吸気口（１１）と、収納機器（６）の正面側に設けられた機器排気口（１３）と、正面側の扉（２）に設けられるとともに機器排気口（１３）と互いに対向する扉部排気口（１２）を備える。

Description

この発明は、制御盤や分電盤などの筐体内に収納する機器の冷却構造に関するものである。

工場やビル等における設備内の電力配電システムにおいては、設備内の機器へ電力を供給するために、ブレーカ、スイッチ等を収納した制御盤や分電盤が使用されている。これらの制御盤や分電盤にはインバータ等の高発熱機器が収納される場合がある。盤内の温度が高温になると、収納機器の寿命低下や故障の要因となるため、種々の方法により盤内の冷却を行っている。

例えば、制御盤の筐体の扉に設けた吸気口から冷却空気を取り込み、筐体内に設置された機器へ冷却空気を供給する構造がある（特許文献１参照）。

またデータセンタ等においては、床下部に給気用チャンバを設け、給気用チャンバへ空調機からの空調空気を供給し、床面に設けられた吹出口より室内へ放出し、室内の空調を行うものがあった（特許文献２参照）。

ＷＯ２０１３／０４６７７８Ａ１号公報特開２００６−２８４１３０号公報

従来、制御盤や分電盤内部に設置する機器の冷却構造としては、上記特許文献１に示されたように、筐体の扉面に設けた吸気口から空気を取り込み、筐体上部に設けたファンから排気を行う強制換気、もしくは筐体の上部に設けた換気口から排気を行う自然換気によるものがある。これらの方法で筐体内部に設けた機器の冷却を行う場合、特に自然換気による場合においては、効果的な冷却が難しいため、吸気口や換気口の面積を大きくしなければならないという問題があった。

また、換気ファンによる冷却方法を採用する場合であっても、吸気口、冷却対象、換気ファンの配置を工夫しなければ効果的な冷却が難しいという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、制御盤並びに分電盤に設けた垂直方向に延在する母線室を利用して、収納機器に冷却用の空気を供給することにより、制御盤や分電盤内に収納する機器を効果的に冷却できる冷却構造を提供することを目的とする。

この発明に係る制御盤は、筐体内に床面に対して垂直方向に延びる母線室と、上記母線室の内部に収納された母線と、上記母線から電力が供給される収納機器と、上記母線室に設けられるとともに冷却用空気を取り込むための吸気口と、上記収納機器に設けられるとともに上記母線室に設けられた母線室排気口と互いに対向する機器吸気口と、上記収納機器の正面側及び裏面側の少なくともいずれか１つの側に設けられた機器排気口と、正面側及び裏面側の少なくともいずれか１つの側の扉に設けられるとともに上記機器排気口と互いに対向する扉部排気口を備え、
上記機器排気口および上記扉部排気口は、上記機器吸気口よりも垂直方向において高い位置に配置されているものである。

上記のように構成された制御盤によれば、空気導入用のダクトを新たに設ける必要がないため、ダクトを設ける場合と比較して製造コストを抑えることができる。また、母線室を利用して冷却用の空気を冷却対象に直接供給することができるため、冷却効果を高めることが可能となる。

実施の形態１による制御盤を示す側面断面図である。実施の形態１による制御盤を示す平面断面図である。実施の形態１による制御盤を示す正面図である。実施の形態２による制御盤を示す側面断面図である。実施の形態２による制御盤を示す平面断面図である。実施の形態３による制御盤を示す側面断面図である。実施の形態４による制御盤を示す側面断面図である。実施の形態５による制御盤を示す側面断面図である。実施の形態６による制御盤を示す側面断面図である。実施の形態７による制御盤を示す側面断面図である。

実施の形態１．
以下実施の形態１について、図に基づいて説明する。尚以下においては、制御盤について説明するが、分電盤においても同じ構造となるものであり、本発明においては、制御盤には分電盤も含まれる広い意味を有するものである。図１は実施の形態１による制御盤を示す側面断面図、図２は同じく平面断面図である。図において、筐体１には床面に対して垂直方向に延在するとともに制御盤の下部まで延びる母線室４が設けられ、母線室４の内部に母線５が収納されている。母線室４の下部には冷却用空気を取り込むための下部吸気口９が設けられている。収納機器６はジャンクション７によって母線５と接続され、ジャンクション７を経由して母線５から収納機器６へ電力が供給される。

収納機器６には機器吸気口１１が設けられており、収納機器６を筐体１に取り付けた際に、機器吸気口１１と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように、母線室４にも母線室排気口１０が設けられている。収納機器６の正面側にはファン８が設けられており、正面側の扉２には収納機器６のファン８と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように、扉部排気口１２が設けられている。なおファン８および扉部排気口１２は、収納機器６内で暖められた空気を外部に排気するため、機器吸気口１１よりも垂直方向に高い位置に配置されている。また筐体１の裏面側には機器が取り付けられていないため、裏面扉（またはパネル）３で閉鎖された構造となっている。

図３は図１及び図２に示した制御盤の正面側に設けられた扉２を開くとともに、収納機器６を取り外した状態を示す正面図である。筐体１と連結された母線室４には、図１および図２に示すジャンクション７を母線５と連結させるためのジャンクション貫通用の開口１４が設けられ、更には収納機器６へ冷却用の空気を供給するための母線室排気口１０が設けられている。図３では説明の簡略化のため、ジャンクション貫通用の開口１４を１台の収納機器６につき２個設置した場合を示しているが、１つに纏めたり、あるいは３個以上設けても良い。また収納機器６へ冷却用空気を供給するための母線室排気口１０についても同様に、図３に示すように１つでなく、複数であっても良い。

以下実施の形態１の動作を図に基づいて説明する。下部吸気口９は床下空間から空気を供給する供給口と接続されており、送風機等によって筐体１内に冷却用の空気が供給される。筐体１内に取り込まれた空気は、母線室４を通り、母線室４に設けられた母線室排気口１０と収納機器６側に設けられた機器吸気口１１を経由して、冷却対象である収納機器６に送られる。収納機器６には排気用のファン８が設けられているため、収納機器６内で暖められた空気（収納機器６を冷却した空気）は、排気用のファン８により正面側の扉２に設けられた扉部排気口１２を経由して筐体１の外部へ排気される。なお収納機器６には必ずしもファン８は必要ではない。即ちファン８を設置しない場合は図４に示す機器排気口１３のみが設けられることになる。そしてファン８を設置する場合、機器排気口１３にファン８を取り付けることになる。またファン８は正面側の扉２に設けるようにしても良い。この場合は扉部排気口１２にファン８を設けることになる。更には母線室排気口１０にファン８を設けても良い。以上のことは下記実施の形態２〜７についても同様である。

筐体１内に設けた垂直方向の母線室４を冷却用空気導入用のダクトとして利用することで、冷却用空気導入用のダクトを別に設ける必要がなくなる。従ってダクトを設ける場合と比較して材料費を抑制できるとともに、組立時の作業時間も少なくすることができる。さらには空気導入用のダクトを配置するスペースも削減できるため、制御盤の寸法の拡大を抑えることができる。

実施の形態２．
図４は実施の形態２による制御盤を示す側面断面図、図５は同じく平面断面図である。筐体１には床面に対して垂直方向に延在する母線室４が設けられ、母線室４の内部に母線５が収納されている。母線室４の下部には冷却用空気を取り込むための下部吸気口９が設けられている。収納機器６はジャンクション７によって母線５と接続され、ジャンクション７を経由して母線５から収納機器６へ電力が供給される。収納機器６には吸気のためのファン８が機器吸気口１１に設けられており、収納機器６を筐体１に取り付けた際にファン８と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように母線室４にも母線室排気口１０が設けられている。収納機器６の正面側には機器排気口１３が設けられており、正面側の扉２には収納機器６の機器排気口１３と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように扉部排気口１２が設けられている。なお機器排気口１３および扉部排気口１２は、収納機器６内で暖められた空気を外部に排気するため、ファン８よりも垂直方向において高い位置に配置されている。また筐体１の裏面側には機器が取り付けられていないため、裏面扉（またはパネル）３で閉鎖された構造となっている。なおジャンクション貫通用の開口１４および母線室排気口１０の配置、数量並びに形状については、実施の形態１の場合（図３）と同様である。

次に実施の形態２の動作を図に基づいて説明する。下部吸気口９は床下空間から空気を供給する供給口と接続されており、送風機等によって筐体１内に冷却用の空気が供給される。筐体１内に取り込まれた空気は、母線室４および母線室４に設けられた母線室排気口１０を通り、収納機器６側に設けられたファン８により、冷却対象である収納機器６に送られる。収納機器６の正面側には機器排気口１３が設けられているため、収納機器６内で暖められた空気（収納機器６を冷却した空気）は、機器排気口１３と正面側の扉２に設けられた扉部排気口１２を経由して筐体１の外部へ排気される。なお収納機器６には必ずしもファン８は必要ではない。即ちこの場合は機器吸気口１１のみが設けられることになる。
以上のように構成することにより、実施の形態１と同様の効果を奏することが出来る。更に母線室排気口１０の近傍にファン８を配置することにより、より効果的に冷却用の空気を収納機器６に取り込むことができる。

実施の形態３．
図６は実施の形態３による制御盤を示す側面断面図である。筐体１には床面に対して垂直方向に延在する母線室４が設けられ、母線室４の内部に母線５が収納されている。母線室４の下部には冷却用空気を取り込むための下部吸気口９が設けられている。収納機器６はジャンクション７によって母線５と接続され、ジャンクション７を経由して母線５から収納機器６へ電力が供給される。収納機器６には機器吸気口１１が設けられており、収納機器６を筐体１に取り付けた際に、機器吸気口１１と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように母線室４にも母線室排気口１０が設けられている。収納機器６の正面側にはファン８が設けられており、正面側の扉２には収納機器６のファン８と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように扉部排気口１２が設けられている。なおファン８および扉部排気口１２は、収納機器６内で暖められた空気を外部に排気するため、機器吸気口１１よりも垂直方向において高い位置に配置されている。更に筐体１の裏面側も正面側と同様な構造により収納機器６が取り付けられた構造となっている。なおジャンクション貫通用の開口１４および母線室排気口１０の配置、数量並びに形状については、実施の形態１の場合（図３）と同様である。

以下実施の形態３の動作を図６に基づいて説明する。下部吸気口９は床下空間から空気を供給する供給口と接続されており、送風機等によって筐体１内に冷却用の空気が供給される。筐体１内に取り込まれた空気は母線室４を通り、母線室４に設けられた母線室排気口１０と収納機器６側に設けられた機器吸気口１１を経由して、冷却対象である収納機器６に送られる。収納機器６には排気用のファン８が設けられているため、収納機器６内で暖められた空気（収納機器６を冷却した空気）は、排気用のファン８により正面側及び裏面側の扉に設けられた扉部排気口１２を経由して筐体１の外部へ排気される。なお収納機器６には必ずしもファン８は必要ではない。またファン８は正面側の扉２もしくは裏面扉３に設ける構造としても良い。
以上のように構成することにより、実施の形態１と同様の効果を奏することが出来る。
尚上記においては、正面側及び裏面側の双方に収納機器６を取り付けた構成を示しているが、裏面側にのみ収納機器６を取り付けてもよい。

実施の形態４．
以下実施の形態４について図に基づいて説明する。図７は実施の形態４による制御盤を示す側面断面図である。図において、筐体１には床面に対して垂直方向に延在する母線室４が設けられ、母線室４の内部に母線５が収納されている。母線室４の上部には冷却用空気を取り込むための上部吸気口１５が設けられている。収納機器６はジャンクション７によって母線５と接続され、ジャンクション７を経由して母線５から収納機器６へ電力が供給される。収納機器６には機器吸気口１１が設けられており、収納機器６を筐体１に取り付けた際に、機器吸気口１１と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように母線室４にも母線室排気口１０が設けられている。収納機器６の正面側にはファン８が設けられており、正面側の扉２には収納機器６のファン８と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように扉部排気口１２が設けられている。なお、ファン８および扉部排気口１２は、収納機器６内で暖められた空気を外部に排気するため、機器吸気口１１よりも垂直方向において高い位置に配置されている。また筐体１の裏面側には機器が取り付けられていないため、裏面扉（またはパネル）３で閉鎖された構造となっている。なおジャンクション貫通用の開口１４および母線室排気口１０の配置、数量並びに形状については、実施の形態１の場合（図３）と同様である。

以下実施の形態４の動作を図７に基づいて説明する。上部吸気口１５は空気を供給する供給口４１と接続されており、送風機等によって筐体１内に冷却用の空気が供給される。筐体１内に取り込まれた空気は母線室４を通り、母線室４に設けられた母線室排気口１０と収納機器６側に設けられた機器吸気口１１を経由して、冷却対象である収納機器６に送られる。収納機器６には排気用のファン８が設けられているため、収納機器６内で暖められた空気（収納機器６を冷却した空気）は排気用のファン８により正面側の扉２に設けられた扉部排気口１２を経由して筐体１の外部へ排気される。なお収納機器６には必ずしもファン８は必要ではない。またファン８は正面側の扉２に設けるようにしても良い。
以上のように構成することにより、実施の形態１と同様の効果を奏することが出来る。
尚図７の構成に更に図６に示すように裏面側に収納機器６を取り付けても良い。

実施の形態５．
図８は実施の形態５による制御盤を示す側面断面図である。図において、筐体１には床面に対して垂直方向に延在するとともに制御盤の下部まで延びる母線室４が設けられ、母線室４の内部に母線５が収納されている。母線室４の下部には冷却用空気を取り込むための下部吸気口９が設けられている。収納機器６はジャンクション７によって母線５と接続され、ジャンクション７を経由して母線５から収納機器６へ電力が供給される。収納機器６には吸気用ファン１６が設けられており、収納機器６を筐体１に取り付けた際に、吸気用ファン１６と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように、母線室４にも母線室排気口１０が設けられている。

収納機器６の正面側には排気用ファン１７が設けられており、正面側の扉２には収納機器６の排気用ファン１７と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように、扉部排気口１２が設けられている。なお排気用ファン１７および扉部排気口１２は、収納機器６内で暖められた空気を外部に排気するため、吸気用ファン１６よりも垂直方向において高い位置に配置されている。また筐体１の裏面側には機器が取り付けられていないため、裏面扉（またはパネル）３で閉鎖された構造となっている。なお、ジャンクション貫通用の開口１４および母線室排気口１０の配置、数量、並びに形状については、実施の形態１の場合（図３）と同様である。

以下実施の形態５の動作を図８に基づいて説明する。下部吸気口９は床下空間から空気を供給する供給口と接続されており、送風機等によって筐体１内に冷却用の空気が供給される。筐体１内に取り込まれた空気は、母線室４および母線室４に設けられた母線室排気口１０を通り、収納機器６側に設けられた吸気用ファン１６により、冷却対象である収納機器６に送られる。収納機器６の正面側には排気用ファン１７が設けられているため、収納機器６内で暖められた空気（収納機器６を冷却した空気）は、正面側の扉２に設けられた扉部排気口１２を経由して筐体１の外部へ排気される。なお収納機器６には必ずしも排気用ファン１７は必要ではない。更に排気用ファン１７は正面側の扉２に設けるようにしても良い。
以上のように構成することにより、実施の形態１と同様の効果を奏することが出来るとともに、吸気用ファン１６と排気用ファン１７の両方を設けることにより、冷却効果を更に高めることができる。

実施の形態６．
図９は実施の形態６による制御盤を示す側面断面図である。図において、筐体１には床面に対して垂直方向に延在するとともに制御盤の下部まで延びる母線室４が設けられ、母線室４の内部に母線５が収納されている。母線室４の下部には冷却用空気を取り込むための下部吸気口９と、下部吸気用ファン１８が設けられている。収納機器６はジャンクション７によって母線５と接続され、ジャンクション７を経由して母線５から収納機器６へ電力が供給される。収納機器６には機器吸気口１１が設けられており、収納機器６を筐体１に取り付けた際に、機器吸気口１１と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように、母線室４にも母線室排気口１０が設けられている。

収納機器６の正面側には機器排気口１３が設けられており、正面側の扉２には収納機器６の機器排気口１３と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように、扉部排気口１２が設けられている。なお機器排気口１３および扉部排気口１２は、収納機器６内で暖められた空気を外部に排気するため、機器吸気口１１よりも垂直方向において高い位置に配置されている。また筐体１の裏面側には機器が取り付けられていないため、裏面扉（またはパネル）３で閉鎖された構造となっている。
なお、ジャンクション貫通用の開口１４および母線室排気口１０の配置、数量、並びに形状については、実施の形態１の場合（図３）と同様である。

以下実施の形態６の動作を図９に基づいて説明する。下部吸気口９は床下空間から空気を供給する供給口と接続されており、下部に設けられた下部吸気用ファン１８によって筐体１内に冷却用の空気が供給される。筐体１内に取り込まれた空気は、母線室４を通り、母線室４に設けられた母線室排気口１０と収納機器６側に設けられた機器吸気口１１を経由して、冷却対象である収納機器６に送られる。収納機器６には排気用として機器排気口１３が設けられているため、収納機器６内で暖められた空気（収納機器６を冷却した空気）は、機器排気口１３を通り正面側の扉２に設けられた扉部排気口１２を経由して筐体１の外部へ排気される。
以上のように構成することにより、実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、吸気用のファンを下部吸気用ファン１８のみで構成することができるので、収納機器６の構造を簡略化できると共に、収納機器６の消費電力を抑えることができる。
尚上記においては、ファンとして下部吸気用ファン１８のみを設けた例について説明したが、機器吸気口１１、機器排気口１３、扉部排気口１２、母線室排気口１０にファンを設けても良い。要するに実施の形態１〜３、５、６においては、機器吸気口１１、機器排気口１３、扉部排気口１２、母線室排気口１０及び下部吸気口９のうち少なくともいずれか１箇所にファンを設けることが出来る。

実施の形態７．
以下実施の形態７について、図に基づいて説明する。図１０は実施の形態７による制御盤を示す側面断面図である。図において、筐体１には床面に対して垂直方向に延在するとともに制御盤の下部まで延びる母線室４が設けられ、母線室４の内部に母線５が収納されている。母線室４の上部には冷却用空気を取り込むための上部吸気口１５と、上部吸気用ファン１９が設けられている。収納機器６はジャンクション７によって母線５と接続され、ジャンクション７を経由して母線５から収納機器６へ電力が供給される。収納機器６には機器吸気口１１が設けられており、収納機器６を筐体１に取り付けた際に、機器吸気口１１と垂直方向の位置が合致するとともに互いに対向するように、母線室４にも母線室排気口１０が設けられている。

以下実施の形態７の動作を図１０に基づいて説明する。上部吸気口１５は空気を供給する供給口４１と接続されており、上部に設けられた上部吸気用ファン１９によって筐体１内に冷却用の空気が供給される。筐体１内に取り込まれた空気は、母線室４を通り、母線室４に設けられた母線室排気口１０と収納機器６側に設けられた機器吸気口１１を経由して、冷却対象である収納機器６に送られる。収納機器６には排気用として機器排気口１３が設けられているため、収納機器６内で暖められた空気（収納機器６を冷却した空気）は、機器排気口１３を通り正面側の扉２に設けられた扉部排気口１２を経由して筐体１の外部へ排気される。
以上のように構成することにより、実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、吸気用のファンとして上部吸気用ファン１９のみを設ければ良いので、収納機器６の構造を簡略化できると共に、収納機器６の消費電力を抑えることができる。
尚上記においては、ファンとして上部吸気用ファン１９のみを設けた例について説明したが、機器吸気口１１、機器排気口１３、扉部排気口１２、母線室排気口１０にファンを設けても良い。要するに実施の形態４、７においては、機器吸気口１１、機器排気口１３、扉部排気口１２、母線室排気口１０及び上部吸気口１５のうち少なくともいずれか１箇所にファンを設けることが出来る。

なおこの発明は前述の実施形態で記述した内容に限定されるものではなく、発明の範囲内において、各実施の形態を変形したり、省略したりすることができるものとする。
また図１から図１０において、各図中に示した同一符号は同一または相当する部分を示すものとする。

Claims

筐体内に床面に対して垂直方向に延びる母線室と、
上記母線室の内部に収納された母線と、
上記母線から電力が供給される収納機器と、
上記母線室の上部に設けられるとともに冷却用空気を取り込むための吸気口と、
上記収納機器に設けられるとともに上記母線室に設けられた母線室排気口と互いに対向する機器吸気口と、
上記収納機器の正面側及び裏面側の少なくともいずれか１つの側に設けられた機器排気口と、
正面側及び裏面側の少なくともいずれか１つの側の扉に設けられるとともに上記機器排気口と互いに対向する扉部排気口を備え、
上記機器排気口および上記扉部排気口は、上記機器吸気口よりも垂直方向において高い位置に配置されている制御盤。
上記母線室排気口と上記機器吸気口は垂直方向における位置が合致する請求項１に記載の制御盤。
上記機器排気口と上記扉部排気口は垂直方向における位置が合致する請求項１又は請求項２に記載の制御盤。
上記機器吸気口、上記機器排気口、上記扉部排気口、上記母線室排気口及び上記吸気口のうち少なくともいずれか１つにファンを設置した請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御盤。