JPS62281706A - 屋外形キユ−ビクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は内部に電子装置および電気機器等の発熱物体
を収納する屋外形キユービクルの改良に関する。

（従来の技術） 近年、電力用半導体素子、ＩＣ，ＬＳＩ技術などの急速
な発展に伴い、電子部品はより小形化される傾向にあり
、更にこれらを集合し機能させるよう組立、配線する実
装技術の向上により電子回路ユニット全体としての小形
化、多機能化の進歩は著しいものがある。従って他の機
器と共にこれらを収納するキユービクルの実装密度も比
例的に高まっており、発生する熱の処理、すなわち冷却
方法の改善が信頼性向上の上で大きな課題となってきて
いる６ 一方これらのキユービクルの設置環境は一般的傾向とし
て空調室から電気室へ、電気室から現場へ更には特殊な
ものでは屋外独立設置へと変化しつ＼ある。従来電子機
器の冷却に外気による強制空冷など考えられない時代も
あったが、近年、高性能エアーフィルターの出現により
外気の塵埃の除去はもとより、ある程度の腐蝕性ガスに
対してさえも対応可能となりっ＼あり、将来動向として
も太陽光発電プラント、燃料電池発電プラントのような
分散配置の新発電プラント等では設置環境に対しても万
能性が要求されつ＼ある。

また屋外形キユービクルでは気候、風土、季節等により
条件が変化し、外気による強制空冷の場合、従来の冷却
方式ではシステムの信頼性にかメわる種々の不都合が予
測され改善が望まれるところである。ちなみに日本国内
の例でも年間気温の極値で最低と最高の記録は約−４１
℃（Ｍ川）〜４１℃（山形）となっており、冷却に関し
て設置場所、環境により複雑な冷却設計をその都度やり
直す必要のない汎用性のある屋外キユービクルの冷却法
が必要である。

第８図は従来技術の一例を示す強制空冷式キユービクル
の正面図、第９図はその側面図、第１０図はその内部断
面図である。第１０図はよって従来技術の構成と機能を
説明する。

屋外形キユービクル１の中には内部機器７ａ、　７ｂ。

７ｃ、　７ｄ、　７ｅが収納されており、運転時には各
々の通電ロスによって発熱するので屋外形キユービクル
１の内部の温度上昇値を各機器の使用温度範囲内に抑え
るため冷却が必要となる。ニーでは冷却ファン６を回転
させることによって吸気口ギヤラリ３から外気８ａをエ
アーフィルター５を通してキユービクル内に導入し８ｂ
→８ｃ→８ｄ→８ｅに示す糸路を通して内部機器７ａ、
　７ｂ、　７ｃ、　７ｄ＋　７ｅからの発熱を吸収させ
排気口ギヤラリ４からキユービクル外部に排気し、これ
を間断なく続けることによって屋外形キユービクル１の
内部温度および各内部機器７ａ、　７ｂ、　７ｃ、　７
ｄ、　７ｅの温度を規定値以下になるようにしている。

二＼で吸気口ギヤラリ３．および排気口ギヤラリ４は冷
却ファン６の運転、停止にか＼わらず雨水等のキユービ
クル内への侵入を防止し、エアーフィルター５は外気条
件に合せてフィルターエレメントの組成および構成を変
え塵埃や有害ガスを除去した外気をキユービクル内に導
入できるようにしている。屋外形キユービクル１は風雨
等の悪天候に対しても雨水等の侵入がなく、内部機器の
運転に支障ない保護構造となっていることは言うまでも
ない。

また温度センサー１０は何らかの原因でキユービクル内
の温度が規定値を越えた場合動作し電気信号を送るよう
にしておき、故障表示や装置停止の処理を自動的に行う
ように電気回路を構成している。

さて１強制空冷用機器の設計であるがこれは年間の最高
外気温度とキユービクル内の最大発熱量に対してキユー
ビクル内各機器の温度が規定値を越えないよう冷却に必
要な空気量を供給する冷却ファンを決定することにある
。なおこの場合、塵埃等の外気条件とエアーフィルター
の除去性能の選定、エアーフィルターの交換周期に対す
る配慮もこれに関連する重要な設計要素となる。すなわ
ちエアーフィルターには外気含有塵埃量と単位時間当り
の通風量と運転時間に比例して塵埃が吸着保持され、そ
れによって徐々に通気抵抗（風損）が上昇し冷却ファン
を定速で運転している場合は風損に反比例して冷却風量
は減少するので、成る期間運転するとフィルターの清掃
または交換をする必要がある。万一これを怠った場合は
冷却風量の減少に伴ってキユービクル内および各収納機
器の温度が上昇し故障が発生することになる６（発明が
解決しようとする問題点） そこで従来の冷却法の欠点であるが、外気最高温度とキ
ユービクル内機器の最大発熱量とエアーフィルターの保
守時の通気抵抗とにより冷却ファンの定格を決定した場
合、常に冷却風量が過大に設計され、エアーフィルター
寿命の低減および冬期低温時における過大冷却による電
子部品等への熱ストレスによる信頼性の低下等の問題が
ある。

これらの改善策として従来は、例えば第１０図に示す温
度センサー１０によりキユービクル内の温度が規定値以
上になったら冷却ファン６を運転する方等や、前記温度
センサー１０にサーミスタの如き感温素子を使用し、こ
の電圧信号を比較・増巾して冷却ファン６の回転数を制
御し風量を低減しようとする方法があるが最近の如く熱
時定数の微少な電子部品を高密度実装した機器では風量
を極端に減少させると部分過熱による部品の焼損、劣化
等が発生し、信頼性の点がら平均温度に比例して冷却風
量を極端に減少させる制御方法は問題がある。

本発明は上記従来方法の欠点を改善し、従来と同程度の
コストでエアーフィルターの長寿命化による保守の簡易
化、低コスト化、内部通風量を減少させないことによる
電子部品に対する適正冷却、および冬期寒冷時における
過大冷却の防止による信頼性向上等設置場所、環境によ
りその都度設計する必要のない汎用性のある屋外キユー
ビクルを提供するものである６ 〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） まず第３図により本発明の詳細な説明する。屋外形キユ
ービクル１は内部機器７ａ〜７ｅ等を風雨から保護する
。エアーフィルター５および吸気口ギヤラリ−３は通気
可能な構造となっていて、成る通気抵抗のもとに塵埃お
よび有害成分を除去する。

冷却ファン６は外気８をキユービクル内に導入し内部機
器７８〜７８等を冷却するためのもので、排気口ギヤラ
リ４からキユービクル外に排出する。

温度センサー１０は冷却排気温度に比例した電気信号で
制御器１３に送るもので、制御器１３はその電気信号に
よりサーボ機構１２により可動羽根付羽根格子１１の羽
根角度を変え、排気室１ｂと冷却ファン６の吸込差ＩＣ
との通気路を自動的に開閉および任意の角度によりそれ
に応じた通気抵抗とすることにより外気８の取込量を自
動的に調整できるようにしたものである。

（作　　用） 第５図により本発明の主要部分の作用を説明する。第５
図は冷却通風系統とこれを制御する電気信号を示すブロ
ック図である。こ＼で冷却ファン６の圧力Ｐｆ（ｍｍ−
Ａｑ）は外気最高温度、キユービクル内機器の最大発熱
量、に対して各機器およびキユービクル内温度上昇が規
定値以下なる風量を供給できるよう吸気側通気抵抗Ｐｉ
（ｍｍ−Ａｑ）　、排気側通気抵抗Ｐｏ　（ｍ＠・Ａｑ
）　、屋外キユービクル内通気抵抗Ｐｃ（ｍｍ−Ａｑ）
に対し Ｐｆ≧Ｐｉ＋Ｐｃ＋Ｐｏとなるよう決定される。

こトで吸気側通気抵抗Ｐｉ（ｍｍ−Ａｑ）は主としてエ
アーフィルターの通気抵抗によるものであるが、この通
気抵抗は第６図に示す例の如くエアーフィルターの塵埃
吸着量すなわち運転時間に比例して徐々に増加してゆく
、すなわち新品のエアフィルターの場合の吸気側通気抵
抗Ｐｉよ（ＩＩＩｆｆＩ−Ａｑ）であるが、長期間運転
してＷ２（ｇ）のＰｉ（ｍｍ−Ａｑ）は塵埃を吸着し交
換または清掃を必要とするときの吸気側通気抵抗はＰｉ
２（ｍｍ−Ａｑ）に上昇している。従って前記冷却ファ
ン圧力Ｐｆの式は具体的にはＰｆ≧Ｐｉ２＋　Ｐｃ　＋
ＰＯとなるように決定されなければならない。ところが
新品エアーフィルターの場合、通気抵抗はＰ１□＋Ｐｃ
＋Ｐｏとなるので第７図に示すように冷却ファン特性と
の交点Ｃで運転されＱ工の風量となり、Ｑニー０２の差
だけ多い風量となりエアーフィルターの寿命を短縮する
ことになる。

これを改善するための本発明の作用を第５図で説明する
。規定風量を得るためＰｆ≧Ｐｉ２＋Ｐｃ＋Ｐ。

と設計された冷却ファン６において可動羽根付羽根格子
１１の可動羽根を全閉にすればエアーフィルター交換直
前における場合でも第７図における必要風量Ｑ２を得る
ことができる。一方温度センサー１０から排気温度に比
例した電気信号１４を受けた制御器１３はその内部であ
らかじめ与えられている基準設定信号１６と比較し排気
温度が低い場合サーボ機構１２に対し駆動信号１５を出
し、サーボ機構１２を回転させリンク機構１２ａによっ
てゆっくりと可動羽根付羽根格子１１の羽根を開方向に
動作させ排気室１ｂと吸気室１ｃを連通させる。すると
その開度に応じて冷却後の空気は吸気室１ｃに還流する
ので吸気室ＩＣの圧力は低下し外気８の吸気量はそれに
応じて低減する。一方還流する空気は外気８に対し冷却
に使用して温度上昇しているのでこれが多すぎる場合は
排気室の温度は上昇し温度センサー出力信号１４が基準
設定信号１５を高温側に越えると駆動信号１５は半転し
てサーボ機構１２に閉指令を出し可動羽根付羽根格子１
１の羽根を開方向に回転する。

すると還流する空気量は減少するので吸気室の負圧が大
きくなり外気８の吸気量を多くしキユービクル内の温度
を低下させる方向に自動調整する。

（実　施　例） 本発明の実施例を図によって説明する。第１図は本発明
の実施例を示す屋外形キユービクルの外観正面図、第２
図はその側面外観図、第３図はその断面図により内部構
成を示したものである。第４図は第３図と内部構成を変
えた他の実施例を示す断面図である。

まず第３図において、屋外形キユービクル１は内部機器
７８〜７ｂ等を風雨から保護する構造となっており、運
転中の各機器の発熱を冷却するため冷却ファン６を装備
している。冷却ファン６が回転すると外気８は吸気口ギ
ヤラリ３および、エアーフィルター５を通過してキユー
ビクル内に入り、内部機器７８〜７０等を冷却しながら
破線で図示する矢印の方向に進み、可動羽根付羽根格子
１１の可動羽根が全開となっている場合は外気８は全量
排気口ギヤラリ−４を通過して外部へ排気９となって排
出される。

温度センサー１０、可動羽根付羽根格子１１、サーボ機
構１２、制御器１３、第５図に示すブロック図の構成と
なっており、その作用については前記〔作用〕の項しこ
て説明した通りである。従って＠度センサ１０が規定値
以上の温度となると可動羽根付羽根格子１１の可動羽根
が開方向に作動し排気室１ｂと吸気室１ｃとを連通させ
、排気室１ｂの冷却後の温度上昇した空気を吸気室１ｃ
に還流させる。

この還流により吸気室１ｃとの負圧は軽減されるのでエ
アーフィルター５の通気抵抗に抗して侵入する外気８の
量は減少する。エアーフィルター５を通過して侵入した
外気８と前記排気室１ｂからの還流空気は冷却ファン６
によって混合、加圧され前記同様図中破線で示す矢印の
方向に進み各機構を冷却する。屋外キユービクル１の屋
根上部のハンドホール用カバー１８はエアーフィルター
５、冷却ファン６、可動羽根付羽根格子１１、サーボ機
構１２等の保守、点検時に取外し作業できるようにした
ものである。

なお第３図に示す実施例は外気条件が悪い場合、すなわ
ち外気中の塵埃、有害ガス等が多く通気抵抗の大きな高
性能フィルターを使用する場合に適する。

第４図は他の実施例を示したものである。第３図と同一
部分に同一符号を記した第４図において冷却ファン６は
排気室１ｂに近い位置に設置したもので屋外キユービク
ル１の内部が負圧となるようにしたもので、エアーフィ
ルター５等の通気抵抗の少ない場合に適している。各機
器の動作、機能は第３図にて説明した内容と同様である
。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば外気をキユービクル内に吸気
した分だけ自動的に排気、またキユービクル内にははゾ
均一のに度の空気がはシ一定量循環されるので、高密度
実装した電子部品の部分過熱による劣化、焼損を防止し
高信頼化することができ、かつエアーフィルターを通過
する外気量を低減できるので、エアーフィルターの保守
間隔を大巾に延長でき、大きな利点がある。また外気温
度が著しく低下した場合でも上記の如く外気吸気量を自
動調整するので従来の如く適冷による電子部品への熱ス
トレスもなくはゾ恒温状態での冷却が可能である。

また第３図、第４図に示す実施例の如く吸、排気口を上
部に設けた構造においては積雪地帯への設置に対しても
支障なくきわめて汎用性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による屋外形キユービクルの外観正面図
、第２図はその外観側面図、第３図はその内部断面図、
第４図は本発明の他の実施例を示す内部断面図、第５図
は本発明の詳細な説明するブロック図、第６図はエアー
フィルターの塵埃吸着量と・通気抵抗の相関図、第７図
は冷却ファンと通気抵抗しこよる運転状況の推移例を示
す特性図。 第８図は従来の屋外形キユービクルの外観正面図、第９
図はその外観側面図、第１０図はその内部断面図である
。 １・・屋外形キユービクル、３・・・吸込口ギヤラリ４
・・排気口ギヤラリ。 Ｓ・・・エアーフィルター、　　６・・・冷却ファン１
０・・・温度センサー。 １１・・・可動羽根付羽根格子、１２・・・サーボ機構
１２ａ・・・リンク機構、１３・・・制御器代理人　弁
理士　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文 第１図　　　　第２図 第５図 エアースルんＶ狭暖看量、　Ｗ（ｊ）　　　　　風　量
Ｑ（、Ｊｉ−ｌ′＾）第６図　　　　第７図 第８１　　　　第９図 ８番 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エアーフィルター付の強制空冷用外気取入口と送風装置
   と自動操作式可動羽根付羽根格子で送風装置の吸込側と
   吐出側とをキュービクル内部で連通可能とする風胴と送
   風装置からの風を発熱部へ導く風胴または隔壁と発熱部
   と通過して排気口に向う風の温度を検出して電気信号を
   出力する感温素子と風の排気口と内部機器を保護する外
   被構造体とで構成し、上記電気信号に基いて上記羽根格
   子の羽根の開閉角度を制御し外気取入量を自動的に調整
   することを特徴とする屋外形キュービクル。