JP7301226B1

JP7301226B1 - ファンの防滴構造

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Publication number: JP7301226B1
Application number: JP2022527921A
Authority: JP
Inventors: 智蓮実
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2021-08-19
Publication date: 2023-06-30
Anticipated expiration: 2041-08-19
Also published as: CN116261630A; US20230366412A1; WO2023021655A1; JPWO2023021655A1

Abstract

実施形態のファンの防滴構造は、筐体と、少なくとも１つの開閉部材と、規制部材とを備える。筐体はファンを収容する。少なくとも１つの開閉部材は、筐体に形成された通気口をファンの送風の風力に応じて開閉する。規制部材は、開閉部材による通気口の開放度合いを規制する。

Description

本発明の実施形態は、ファンの防滴構造に関する。

従来、電子機器を収容する筐体の内部にファンを備える電力制御装置がある。ファンは、筐体の吸気口を介して外部から内部に導入する空気によって電子機器を冷却する。ファンは、電子機器を冷却した空気を筐体の排気口を介して内部から外部に排出する。
しかしながら、筐体に形成されている通気口が外部に露出している場合、水滴等の異物が通気口を介して筐体の内部に侵入すると、筐体の内部の電子機器で短絡等の異常が生じる可能性があった。

特開２０２０－４４９４９号公報特開２０２０－１５０６７１号公報

本発明が解決しようとする課題は、ファンの筐体の内部への異物の侵入を抑制することができるファンの防滴構造を提供することである。

実施形態のファンの防滴構造は、筐体と、少なくとも１つの開閉部材と、規制部材とを備える。筐体は、ファンを収容し、下面に吸込口が形成されているとともに下面と交差する側面に吹出口が形成されている。少なくとも１つの開閉部材は、吹出口をファンの送風の風力に応じて開閉する。規制部材は、開閉部材による吹出口の開放度合いを規制する。開閉部材は、風力に応じて鉛直方向に対応する筐体の上下方向に交差する方向に平行な回転軸線の周りに回転することによって吹出口を開閉する。規制部材は、回転軸線に沿って設けられた棒体である。

実施形態のファンの防滴構造を備える電気機器ユニットの構成を示す斜視図。実施形態のファンの防滴構造を備える電気機器ユニットでの通風状態の一例を示す分解斜視図。実施形態のファンの防滴構造をＸ－Ｚ平面に平行な断面で破断して示す断面図であって、閉状態と開状態との間の遷移を示す図。実施形態のファンの防滴構造での動作の一例を示す斜視図。

以下、実施形態のファンの防滴構造を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態のファンの防滴構造１０を備える電気機器ユニット１の構成を示す斜視図である。図２は、実施形態のファンの防滴構造１０を備える電気機器ユニット１での通風状態の一例を示す分解斜視図である。

以下、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向は、各軸に平行な方向である。例えば、電気機器ユニット１の左右方向は、Ｘ軸方向に平行である。電気機器ユニット１の前後方向は、Ｙ軸方向に平行である。電気機器ユニット１の上下方向及び鉛直方向は、Ｚ軸方向に平行である。Ｚ軸方向の正方向は、電気機器ユニット１の下部から上部に向かう方向である。

図１及び図２に示すように、実施形態の電気機器ユニット１は、例えば、電気設備等に備えられる盤である。盤は、電力変換装置、電源装置及びモータ駆動装置等を構成する配電盤、分電盤及び制御盤等である。
電気機器ユニット１は、各種の電気機器を内部に収容するユニット筐体２を備える。各種の電気機器は、例えば、インバーター等の電力変換器及び制御装置等である。各種の電気機器は、例えば、半導体素子、導体、ヒューズ、コンデンサ、トランス、開閉器、遮断器及び計測機器等の各種の回路構成要素を備える。

ユニット筐体２の外形は、例えば箱型である。ユニット筐体２には外部と内部とを通じさせる複数の吸気口３及び複数の排気口４が形成されている。複数の吸気口３は、例えば、ユニット筐体２の前部２Ｆに形成されている。複数の排気口４は、例えば、ユニット筐体２の上部２Ｕに形成されている。複数の吸気口３及び複数の排気口４は、ユニット筐体２の内部を流通する冷却用の空気を換気する。

ユニット筐体２は、例えば、複数の吸気口３の各々を覆うエアフィルター５を備える。エアフィルター５の外形は、例えば、複数の貫通孔が形成された網状である。エアフィルター５は、複数の貫通孔を通過することによって吸気口３からユニット筐体２の内部に流入する空気から塵埃等の異物を分離して捕集する。

電気機器ユニット１は、ユニット筐体２の上部２Ｕに配置される複数のファン６を備える。複数のファン６の個数は、例えば、ユニット筐体２に形成される複数の排気口４の個数と同一である。ファン６は、例えば、遠心ファンである。ファン６は、ファン６の吸込口（図示略）をＺ軸方向でユニット筐体２の排気口４に臨ませるように配置されている。

ファン６は、ユニット筐体２の複数の吸気口３からユニット筐体２の外部の空気を内部に吸入するとともに、ユニット筐体２の複数の排気口４からユニット筐体２の内部の空気を外部に排出する。ファン６は、ユニット筐体２の内部を流れる空気によって各種の電気機器を冷却する。

電気機器ユニット１は、複数のファン６の各々に設けられるファンの防滴構造１０を備える。
図３は、実施形態のファンの防滴構造１０をＸ－Ｚ平面に平行な断面で破断して示す断面図であって、閉状態と開状態との間の遷移を示す図である。
図３に示すように、ファンの防滴構造１０は、ファン筐体１１と、複数の開閉部材１２と、複数の規制部材１３とを備える。

図１及び図２に示すように、ファン筐体１１の外形は、例えば下部１１Ｂに開口が形成された箱型である。ファン筐体１１はユニット筐体２の上部２Ｕに固定されている。ファン筐体１１の下部１１Ｂは、ユニット筐体２の排気口４を取り囲むように、排気口４の周縁部でユニット筐体２の上部２Ｕに接している。ファン筐体１１は、ファン６を内部に収容する。

ファン筐体１１には外部と内部とを通じさせる複数の吹出口２１が形成されている。複数の吹出口２１は、例えば、ファン筐体１１の左右方向の両端部（つまり左右の側部）１１ＲＳ，１１ＬＳと、後部１１Ｒとの各々に形成されている。各吹出口２１は、例えばＹ方向に長い矩形の開口である。複数の吹出口２１は、ファン６の送風によりユニット筐体２の内部からファン筐体１１の内部に導入された空気を外部に排出する。

図３に示すように、複数の開閉部材１２の各々は、例えば、軸部１２ａと、板状部１２ｂとを備える。
軸部１２ａは、ファン筐体１１の各吹出口２１の周縁部２２に支持されている。軸部１２ａは、中心軸線Ｃを回転軸として回転する。軸部１２ａの中心軸線Ｃは、ファン筐体１１の上下方向に直交する方向に平行である。例えば、ファン筐体１１の左右の両端部（つまり左右の側部）１１ＲＳ，１１ＬＳでの各々の吹出口２１に配置される各開閉部材１２の場合、各軸部１２ａの中心軸線Ｃは前後方向に平行である。例えば、ファン筐体１１の後部１１Ｒの吹出口２１に配置される開閉部材１２の場合、軸部１２ａの中心軸線Ｃは左右方向に平行である。

板状部１２ｂの外形は、吹出口２１の形状に対応するように、例えばＹ方向に長い矩形板状である。板状部１２ｂは軸部１２ａと一体である。例えば、板状部１２ｂの厚さ方向に直交する長手方向及び短手方向のうち長手方向は軸部１２ａの中心軸線Ｃに平行である。板状部１２ｂの短手方向の一端は軸部１２ａの周面に接続されている。板状部１２ｂは、軸部１２ａとともに軸部１２ａの中心軸線Ｃの周りに回転する。

複数の開閉部材１２は、上下方向に並んで配置されている。複数の開閉部材１２は、互いに上下方向に直交する方向（例えばＹ方向）に平行である。開閉部材１２は、自重によって閉状態となる。上下方向で隣り合う任意の２つの開閉部材１２は、例えば、閉状態で互いの一部が重なり合うように配置されている。

複数の開閉部材１２は、ファン６の送風の風力に応じて吹出口２１を開閉する。各開閉部材１２の板状部１２ｂは、ファン６の送風によりファン筐体１１の吹出口２１を介して内部から外部に向かう空気Ｆの風力を受ける。各板状部１２ｂは、所定以上の大きさの風力を受けることによって、吹出口２１を開状態にするように軸部１２ａの中心軸線Ｃの周りに回転する。所定以上の大きさの風力は、板状部１２ｂの重さ及び軸部１２ａの摩擦等に抗って板状部１２ｂを中心軸線Ｃの周りに回転させる力である。
各板状部１２ｂは、所定未満の大きさの風力を受ける場合には、自らの重さによって吹出口２１を閉状態にする姿勢となる。

複数の規制部材１３の各々の外形は、例えばＹ方向に長い棒状である。複数の規制部材１３の個数は、複数の開閉部材１２の個数と同一である。各規制部材１３は、例えば、各開閉部材１２よりも吹出口２１の外側で周縁部２２に固定されている。各規制部材１３は、各開閉部材１２の軸部１２ａに平行である。

各規制部材１３は、各開閉部材１２による吹出口２１の開放度合いを規制する。例えば、各規制部材１３は、上下方向下方に対する各開閉部材１２の板状部１２ｂの傾斜角度θが所定角度未満である場合、板状部１２ｂには接触せずに、板状部１２ｂの中心軸線Ｃの周りでの回転を許容する。各規制部材１３は、板状部１２ｂの傾斜角度θが所定角度である場合、板状部１２ｂに接触することによって傾斜角度θの増大を禁止する。

各規制部材１３は、傾斜角度θが所定角度よりも小さくなるような板状部１２ｂの回転は許容し、傾斜角度θが所定角度よりも大きくなるような板状部１２ｂの回転は禁止する。所定角度は、所望の防滴性能を確保するために必要な角度であって、例えば６０°等である。

以下、実施形態のファンの防滴構造１０での動作について説明する。
図２に示すように、各ファン６が作動すると、先ず、冷却用の空気Ｆはユニット筐体２の外部から複数の吸気口３を通過して内部に流れ込む。次に、空気Ｆはユニット筐体２の内部を流れて各種の電気機器を冷却した後に複数の排気口４から外部に流れ出る。

次に、空気Ｆはファン筐体１１の下部１１Ｂの開口（図示略）を通過してファン筐体１１の内部に流れ込む。次に、空気Ｆはファン６の吸込口（図示略）を通過してファン６の内部に吸い込まれた後に吐出口（図示略）から外部に吐き出される。

次に、空気Ｆはファン筐体１１の各吹出口２１に向かって流れて各開閉部材１２の板状部１２ｂに風圧を作用させる。空気Ｆは所定以上の大きさの風力で各開閉部材１２の板状部１２ｂを回転させることによって各吹出口２１を開状態にする。次に、空気Ｆは各吹出口２１を通過してファン筐体１１の外部に流れ出る。

図４は、実施形態のファンの防滴構造１０での動作の一例を示す斜視図である。図４に示すように、複数のファン６のうち一部のファン６のみが作動すると、作動中のファン６のファン筐体１１では複数の開閉部材１２が開状態になることに対して、停止中のファン６のファン筐体１１では複数の開閉部材１２が閉状態に維持される。

停止中のファン６のファン筐体１１では、各吹出口２１は閉じられているので、例えば各吹出口２１を介して外部から内部に逆流的に空気が流れ込むことは禁止される。例えば、停止中のファン６のファン筐体１１から吸い込まれる空気がユニット筐体２を介して作動中のファン６のファン筐体１１から吐き出されるような循環的な空気の流れが形成されることは禁止される。

ここで、開状態の開閉部材１２（板状部１２ｂ）は、規制部材１３によって所望の防滴性能を確保するために必要な角度よりも大きく回転しないように規制されている。このため、複数の開閉部材１２が開状態に維持されても水滴Ｗ等の異物が各吹出口２１を介してファン筐体１１内に侵入してしまうことが抑制される。

以上説明した実施形態によれば、ファンの防滴構造１０は、ファン筐体１１に形成された吹出口２１をファン６の送風の風力に応じて開閉する開閉部材１２を備えることにより、ファン筐体１１の内部への水滴Ｗ等の異物の侵入を抑制することができる。ファンの防滴構造１０は、開閉部材１２による吹出口２１の開放度合いを規制する規制部材１３を備えることにより、所望の防滴及び防塵性能を確保することができる。

ファンの防滴構造１０は、ファン６の送風の風力又は自らの重さによって回転することで吹出口２１を開閉する複数の開閉部材１２を備えることにより、構成が複雑になること及び構成が大きくなることを抑制しながら、所望の防滴及び防塵性能を確保することができる。例えば、ファン筐体１１に防滴用のカバー及び空気の逆流防止用のシャッター等の構成を追加する場合に比べて、構成の増大及び複雑化を抑制することができる。
ファン６の停止中に閉状態となる複数の開閉部材１２を備えることにより、停止中のファン６のファン筐体１１と、作動中のファン６のファン筐体１１との間で逆流的な空気の流れが生じることを防ぐことができる。

以下、変形例について説明する。
上述した実施形態では、電気機器ユニット１は、複数のファン６の各々に設けられるファンの防滴構造１０を備えるとしたが、これに限定されない。電気機器ユニット１は、単一のファン６及び単一のファン６に設けられるファンの防滴構造１０を備えてもよい。
上述した実施形態では、ファン筐体１１の外形は箱型であるとしたが、これに限定されず、例えば円筒型等の適宜の形状であってもよい。

上述した実施形態では、複数の開閉部材１２の各々は、ファン筐体１１に支持される軸部１２ａと、軸部１２ａと一体の板状部１２ｂとを備えるとしたが、これに限定されない。例えば、各開閉部材１２は、ファン筐体１１に固定される軸部１２ａと、軸部１２ａに支持される板状部１２ｂとを備えてもよい。この場合の軸部１２ａは回転せず、板状部１２ｂのみが軸部１２ａの中心軸線Ｃの周りに回転する。

上述した実施形態では、複数の規制部材１３はファン筐体１１に設けられるとしたが、これに限定されず、例えば各規制部材１３は各開閉部材１２に設けられてもよい。この場合、例えば、各開閉部材１２の規制部材は、各開閉部材１２の開状態で吹出口２１の周縁部２２に接触することによって傾斜角度θの増大を禁止する。
上述した実施形態では、各規制部材１３の外形を棒状としたが、これに限定されず、適宜の形状であってもよい。

上述した実施形態では、複数の開閉部材１２の各々は、中心軸線Ｃの周りの回転によって吹出口２１を開閉するとしたが、これに限定されない。例えば、各開閉部材１２の板状部１２ｂは、弾性材料によって形成され、ファン６の送風の風力に応じて弾性変形することによって吹出口２１を開閉してもよい。

上述した実施形態では、ファン筐体１１には複数の吹出口２１が形成されるとしたが、これに限定されず、単一の吹出口２１のみが形成されてもよい。
上述した実施形態では、ファン筐体１１の左右方向の両端部１１ＲＳ，１１ＬＳ及び後部１１Ｒの各々に吹出口２１が形成されるとしたが、これに限定されず、ファン筐体１１の適宜の部位に吹出口２１が形成されてもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ファンの防滴構造１０は、ファン筐体１１に形成された吹出口２１をファン６の送風の風力に応じて開閉する開閉部材１２を備えることにより、ファン筐体１１の内部への水滴Ｗ等の異物の侵入を抑制することができる。ファンの防滴構造１０は、開閉部材１２による吹出口２１の開放度合いを規制する規制部材１３を備えることにより、所望の防滴及び防塵性能を確保することができる。

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同様に、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ものである。

１…電気機器ユニット、２…ユニット筐体、３…吸気口、４…排気口、６…ファン、１０…ファンの防滴構造、１１…ファン筐体、１２…開閉部材、１２ａ…軸部、１２ｂ…板状部、１３…規制部材、２１…吹出口、２２…周縁部

Claims

ファンを収容し、下面に吸込口が形成されているとともに下面と交差する側面に吹出口が形成された筐体と、
前記吹出口を前記ファンの送風の風力に応じて開閉する少なくとも１つの開閉部材と、
前記開閉部材による前記吹出口の開放度合いを規制する規制部材と
を備え、
前記開閉部材は、前記風力に応じて鉛直方向に対応する前記筐体の上下方向に交差する方向に平行な回転軸線の周りに回転することによって前記吹出口を開閉され、
前記規制部材は、前記回転軸線に沿って設けられた棒体である
ファンの防滴構造。
（削除）
前記開閉部材は、前記風力に応じて弾性変形することによって前記吹出口を開閉する
請求項１に記載のファンの防滴構造。