JP5412906B2 - 制御盤装置 - Google Patents

Description

この発明は、制御盤装置に関するものである。

従来における制御盤装置においては、粉塵環境において設置される制御盤装置であって、サーボモータ駆動装置のヒートシンク部等の自然冷却が良好にできるようにすることを目的としたものとして、筐体内空間を前後方向に区画する垂直仕切り板を配設して、前面に熱交換器を有する奥行きの広い防塵区画を形成し、後面には吸排気孔を設けた裏板を有する奥行きの狭い換気区画を形成し、前記防塵区画内に粉塵からの保護が必要なサーボモータ駆動装置等の各種制御機器を取付けるとともに、前記サーボモータ駆動装置のヒートシンク部を、前記垂直仕切り板に穿設された角穴内に埋め込んで前記換気区画内に露出させるよう構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来において、図７及び図８に示すような、裏面板３の左右周縁に側面板４ａが、上下周縁に天板４ｂ及び底板４ｃがそれぞれ設けられることにより箱状体として形成された筐体２と、その前面側に設けられ、前面開口部を開閉自在に塞ぐ前扉５と、筐体２内の前後方向ほぼ中央に上下にわたって設けられた一対のユニット固定用柱金具１４と、裏面板３の外側に実装され、制御盤の筐体２内を冷却する熱交換器１５と、を備え、ユニット固定用柱金具１４に取付けられることにより、制御ユニット、Ｉ／Ｏカード８及びＩ／Ｏベース９や電源装置１０等が筐体２内に収納配置されている自立式制御盤が知られている。

そして、図９及び図１０に示すような、裏面板３の左右周縁に側面板４ａが、上下周縁に天板４ｂ及び底板４ｃがそれぞれ設けられることにより箱状体として形成された筐体２と、その前面側に設けられ、前面開口部を開閉自在に塞ぐ前扉５と、側面板４ａの外側に実装され、制御盤の筐体２内を冷却する熱交換器１５と、を備え、筐体２内の裏面板３に、制御ユニット、Ｉ／Ｏカード８及びＩ／Ｏベース９や電源装置１０等が取付けられて収納されている壁掛式制御盤も、従来において一般に知られている。
これらの制御盤装置においては、制御盤内に収納する発熱体が発する熱により制御盤内の温度上昇が著しい場合には、冷却装置として熱交換器を設けて制御盤内の冷却を行うものである。

特開平０６−２８４５２２号公報

しかしながら、特許文献１に示されたものを含む、熱交換器を備えた従来における制御盤装置においては、熱交換器を設けることが必要であるため、制御盤装置の製造費用がかさんでしまうという課題や、熱交換器のための設置スペースが必要であり制御盤装置全体のサイズが拡大してしまうという課題がある。
そして、熱交換器故障時の修理・交換作業が容易でなく煩雑で手数がかかるという課題や、さらに、熱交換器を用いた冷却方式は、制御盤筐体内空間全体を冷却するものであって、筐体内に収納される制御機器本体を直接冷却するものではないため、冷却効率が良好でないという課題もある。

また、特許文献１に示されたものにおいては、サーボモータ駆動装置のヒートシンク部を換気区画内へと露出させるために、防塵区画を仕切る垂直仕切り板に角穴を穿設してこの角穴内にヒートシンク部を挿通しているため、ヒートシンク部と角穴内縁部との間に間隙が生じて防塵性能が低下してしまうおそれがあるという課題があり、この間隙を塞いで防塵性能を確保するためヒートシンク部と角穴内縁部との間に防塵パッキンを設ける等の措置を取らなければならないという課題がある。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、熱交換器を不要とした簡潔な構成であって、防塵性能は損なうことなく、収納される制御機器に対する冷却効率を良好なものとすることが可能である制御盤装置を得るものである。

この発明に係る制御盤装置においては、防塵的に密閉された箱状の筐体内に各種の制御機器が収納され、設置場所の壁面に掛けられて設置される制御盤であって、前記筐体の他の部分より熱伝導性の高い素材からなり、前記筐体内に発熱体収納区画を形成するよう区画する仕切板を備え、前記仕切板は、前記筐体内の右側又は左側のいずれか一方において前後に空間を仕切る前後仕切板と、前記筐体内の前側において左右に空間を仕切り、その後端が前記前後仕切板の左端又は右端のいずれか一方と接続されている左右仕切板と、を備え、前記発熱体収納区画は、前記前後仕切板と前記左右仕切板とで挟まれた空間に形成され、作動により発熱する前記制御機器を、前記発熱体収納区画内における前記仕切板の前記発熱体収納区画内側の面に熱伝導可能に取付け、前記前後仕切板の上端と前記筐体の天板との間及び前記前後仕切板の右端と前記筐体の側面板との間には、それぞれ間隙が形成され、前記左右仕切板の上端と前記天板との間には、間隙が形成されている構成とする。

この発明に係る制御盤装置においては、熱交換器を不要とした簡潔な構成であって、防塵性能は損なうことなく、収納される制御機器に対する冷却効率を良好なものとすることができるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る制御盤装置の表扉を外した状態を示す正面斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る制御盤装置の側断面図である。 この発明の実施の形態１に係るＩ／ＯカードとＩ／Ｏベースの取付状態を説明する斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るＩ／Ｏカードの構成を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る制御盤装置の表扉を外した状態を示す正面斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る制御盤装置の側断面図である。 従来における自立式制御盤装置の背面斜視図である。 従来における自立式制御盤装置の側断面図である。 従来における壁掛式制御盤装置の正面斜視図である。 従来における壁掛式制御盤装置の側断面図である。

この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。

実施の形態１．
図１から図４は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は制御盤装置の表扉を外した状態を示す正面斜視図、図２は制御盤装置の側断面図、図３はＩ／ＯカードとＩ／Ｏベースの取付状態を説明する斜視図、図４はＩ／Ｏカードの構成を示す分解斜視図である。

図において１ａは、粉塵環境内の設置場所において自立して設置され、内部に各種制御機器を収納する自立式制御盤である。この自立式制御盤１ａの筐体２は、立設された裏面板３の左右周縁に側面板４ａが、上下周縁に天板４ｂ及び底板４ｃがそれぞれ設けられることにより箱状体として形成されており、その前面側には、前面開口部を開閉自在に塞ぐ前扉５が設けられている。
これら裏面板３及び前扉５には防塵処理が施されており、筐体２全体として防塵的に密閉されるよう構成されている。

筐体２内の空間は、筐体２の他の部分（例えば裏面板３や側面板４ａ）より熱伝導性の高い金属素材からなる仕切板６により区画されている。
この仕切板６は、筐体２内の下側において前後に空間を仕切る前後仕切板６ａ及び筐体２内の前側において上下に空間を仕切る上下仕切板６ｂから構成されており、前後仕切板６ａの下端は底板４ｃに接し、上下仕切板６ｂの前端は閉状態の前扉５と接するとともに、前後仕切板６ａの上端と上下仕切板６ｂの後端とが互いに接続されることにより、仕切板６全体として側面視略倒立Ｌ字型を呈している。
そして、前後仕切板６ａ及び上下仕切板６ｂの左右両端はそれぞれ側面板４ａに接しており、この仕切板６により、筐体２内の下方前寄りにおいて、物理的に密閉された発熱体収納区画７が形成されている。

筐体２内には、各種制御機器、ここでは例えば、被制御機器等との機械的入出力のための制御基板であるＩ／Ｏカード８、このＩ／Ｏカード８が実装される基台となるＩ／Ｏベース９やこれらの制御機器に電源を供給するための電源装置１０等、が収納配置されている。これらのＩ／Ｏカード８や電源装置１０は作動することにより熱を発する発熱体である。

Ｉ／Ｏカード８は、図４に示すように、その外装を構成するＩ／Ｏカードケース１２、このＩ／Ｏカードケース１２内に収納され、各種電子部品が実装されてこれらの部品間を接続する配線がプリントされたプリント基板８ａ、及び、このプリント基板８ａに接して設けられたＩ／Ｏカード用放熱ラバー１１ａを主要な要素として構成されている。
このＩ／Ｏカードケース１２は、熱伝導性の高い金属部１２ａと、この金属部１２ａの周縁を囲むプラスチック部１２ｂとからなっており、Ｉ／Ｏカード用放熱ラバー１１ａと金属部１２ａとは接して設けられている。

そして、Ｉ／Ｏカード８は、筐体２内の発熱体収納区画７内に配設され、Ｉ／Ｏベース９を介して前後仕切板６ａの発熱体収納区画７側の面に取付けられている。ここで、Ｉ／Ｏカード８とＩ／Ｏベース９との間にはＩ／Ｏベース用放熱ラバー１１ｂが設けられ、さらに、Ｉ／Ｏベース９と前後仕切板６ａとの間には仕切板用放熱ラバー１１ｃが設けられた状態で取付けられており、この際、Ｉ／Ｏカードケース１２の金属部１２ａとＩ／Ｏベース用放熱ラバー１１ｂとは接するようにされている。
なお、これらの放熱ラバーは、電気絶縁性を有するとともに熱伝導性に優れるラバー素材からなり、また、可撓性があり振動を吸収する作用も有するものである。

電源装置１０は、筐体２内の発熱体収納区画７外に配設されており、裏面板３の上方寄りの位置に、前後仕切板６ａより上方に配置されて取付けられている。
また、前後仕切板６ａの上端寄りの反発熱体収納区画７側の面にはファン１３が取付けられており、このファン１３は、このファン１３の下方から上方へと送風するものである。
裏面板３及び前扉５は、前述のごとく防塵構造を有するものであるが、同時に、裏面板３の下部と前扉５の上部には通風孔が設けられており、ファン１３が動作することにより、図２の矢印で示すように、裏面板３下部すなわち前後仕切板６ａ下部から、前後仕切板６ａに沿って上方へと進み電源装置１０近傍を経て前扉５上部へと向かう空気の流れが形成される。

この実施の形態にあっては、盤内に収納された発熱体であるＩ／Ｏカードからの熱は、次のようにして盤外へと排出される。
すなわち、まず、Ｉ／Ｏカード８の作動によりプリント基板８ａから発生した熱は、Ｉ／Ｏカード用放熱ラバー１１ａを介してＩ／Ｏカードケース１２の金属部１２ａへと熱伝播される（図４）。次に、金属部１２ａにまで伝えられた熱は、この金属部１２ａからＩ／Ｏベース用放熱ラバー１１ｂを介してＩ／Ｏベース９へと熱伝播される。

続いて、Ｉ／Ｏベース９にまで伝えられた熱は、このＩ／Ｏベース９からさらに仕切板用放熱ラバー１１ｃを介して前後仕切板６ａにまで熱伝播される。
そして、前述のファン１３により形成された空気流により前後仕切板６ａが冷却されることにより、熱伝導により前後仕切板６ａにまで達した発熱体からの熱は、熱拡散され筐体２外へと排出される。

以上のように構成された制御盤装置においては、筐体の他の部分より熱伝導性の高い素材からなる仕切板により、筐体内に発熱体収納区画を形成するよう区画し、作動により発熱する制御機器を、仕切板の発熱体収納区画内側の面に熱伝導可能に取付けることで、熱交換器を不要とした簡潔な構成で、収納される制御機器に対する冷却効率を良好なものとすることができる。

また、被制御機器等との機械的入出力のための制御基板であるＩ／Ｏカードを、実装基台であるＩ／Ｏベースを介して仕切板の発熱体収納区画内側の面に取付けるとともに、これらのＩ／ＯカードとＩ／Ｏベースとの間、及び、Ｉ／Ｏベースと仕切板との間に、放熱ラバーをそれぞれ設けることにより、発熱体であるＩ／Ｏカードから発生した熱を効率よく仕切板へと熱伝播させることが可能である。

そして、Ｉ／Ｏカードについて、その外装を構成するＩ／Ｏカードケースと、Ｉ／Ｏカードケース内に収納され、各種電子部品が実装されてこれらの部品間を接続する配線がプリントされたプリント基板と、プリント基板に接して設けられたＩ／Ｏカード用放熱ラバーと、を有する構造とするとともに、Ｉ／Ｏカードケースに、金属からなる金属部を設け、Ｉ／Ｏカード用放熱ラバーとこの金属部とを接して設けるようにすることで、プリント基板から発生した熱を速やかにＩ／Ｏカード外へと伝えることができる。

さらに、設置場所に自立して設置される自立式の制御盤においては、筐体内の下側において前後に空間を仕切る前後仕切板と、筐体内の前側において上下に空間を仕切り、その後端が前後仕切板の上端と接続されている上下仕切板と、からなる側面視略倒立Ｌ字型を呈する仕切板により、物理的に密閉された発熱体収納区画を形成し、この発熱体収納区画内に発熱体であるＩ／Ｏカードを配設するとともに、制御機器に電源を供給するための電源装置を筐体内の発熱体収納区画外であって前後仕切板より上方に位置するように配設した上で、前後仕切板の上端寄りの反発熱体収納区画側の面に、下方から上方へと送風するファンを設けることで、収納される制御機器であるＩ／Ｏカードの冷却を、より効率的に行うことが可能である。

実施の形態２．
図５及び図６は、この発明の実施の形態２に係るもので、図５は制御盤装置の表扉を外した状態を示す正面斜視図、図６は制御盤装置の側断面図である。
前述した実施の形態１は自立式の制御盤に対して本願発明を適用したものであるが、ここで説明する実施の形態２は、本願発明を壁掛式の制御盤に対して適用したものである。

すなわち、図において１ｂは、粉塵環境内の設置場所の壁に掛けられて設置され、内部に各種制御機器を収納する壁掛式制御盤である。この壁掛式制御盤１ｂの筐体２は、実施の形態１の自立式制御盤１ａと同様、裏面板３の左右周縁に側面板４ａが、上下周縁に天板４ｂ及び底板４ｃがそれぞれ設けられることにより箱状体として形成されており、その前面側には、前面開口部を開閉自在に塞ぐ前扉５が設けられている。
また、これら裏面板３及び前扉５には防塵処理が施されており、筐体２全体として防塵的に密閉されるよう構成されている。

筐体２内の空間は、実施の形態１の自立式制御盤１ａと同様、筐体２の他の部分（例えば裏面板３や側面板４ａ）より熱伝導性の高い金属素材からなる仕切板６により区画されている。
この仕切板６は、筐体２内の、筐体２に向かって右側において前後に空間を仕切る前後仕切板６ａ及び筐体２内の前側において左右に空間を仕切る左右仕切板６ｃから構成されており、前後仕切板６ａの下端は底板４ｃに接しているが、その上端と天板４ｂとの間及びその右端と側面板４ａとの間については僅かな間隙が形成されている。また、左右仕切板６ｃの下端は底板４ｃに、その前端は閉状態の前扉５にそれぞれ接しているが、その上端と天板４ｂとの間には僅かな間隙が形成されている。
そして、前後仕切板６ａの左端と左右仕切板６ｃの後端とが互いに接続されることにより、仕切板６全体として平面視略Ｌ字型を呈しており、この仕切板６により、筐体２内の向かって右方の前寄りに発熱体収納区画７が形成されている。

筐体２内には、実施の形態１の自立式制御盤１ａと同様、Ｉ／Ｏカード８、Ｉ／Ｏベース９及び電源装置１０等の各種制御機器が収納配置されており、これらのＩ／Ｏカード８や電源装置１０は作動することにより熱を発する発熱体である。
また、Ｉ／Ｏカード８の構成についても実施の形態１同様であって、Ｉ／Ｏカードケース１２、プリント基板８ａ及びＩ／Ｏカード用放熱ラバー１１ａを主要な要素として構成されており、このＩ／Ｏカードケース１２は金属部１２ａとプラスチック部１２ｂとからなる。

そして、Ｉ／Ｏカード８は、筐体２内の発熱体収納区画７内に配設され、Ｉ／Ｏベース９を介して前後仕切板６ａの発熱体収納区画７側の面に取付けられている。Ｉ／Ｏカード８とＩ／Ｏベース９との間にはＩ／Ｏベース用放熱ラバー１１ｂが設けられ、さらに、Ｉ／Ｏベース９と前後仕切板６ａとの間には仕切板用放熱ラバー１１ｃが設けられる。この際、Ｉ／Ｏカードケース１２の金属部１２ａとＩ／Ｏベース用放熱ラバー１１ｂとは接するように構成される。
また、電源装置１０は、筐体２内の発熱体収納区画７外に配設されており、裏面板３の向かって左方寄りの位置に、左右仕切板６ｃより左方に配置されて取付けられている。

この実施の形態にあっては、盤内に収納された発熱体であるＩ／Ｏカードからの熱は、次のようにして冷却される。
すなわち、まず、Ｉ／Ｏカード８の作動によりプリント基板８ａから発生した熱は、Ｉ／Ｏカード用放熱ラバー１１ａを介してＩ／Ｏカードケース１２の金属部１２ａへと熱伝播される。次に、金属部１２ａにまで伝えられた熱は、この金属部１２ａからＩ／Ｏベース用放熱ラバー１１ｂを介してＩ／Ｏベース９へと熱伝播される。

続いて、Ｉ／Ｏベース９にまで伝えられた熱は、このＩ／Ｏベース９からさらに仕切板用放熱ラバー１１ｃを介して前後仕切板６ａにまで熱伝播される。
そして、図６の矢印で示すように、前後仕切板６ａの反発熱体収納区画７側に発生した熱対流によって、熱伝導で前後仕切板６ａにまで達した発熱体からの熱は、熱拡散され冷却される。

以上のように構成された制御盤装置においては、設置場所の壁面に掛けられて設置される壁掛式の制御盤であって、筐体内の右側又は左側のいずれか一方において前後に空間を仕切る前後仕切板と、筐体内の前側において左右に空間を仕切り、その後端が前後仕切板の左端又は右端のいずれか一方と接続されている左右仕切板と、からなる平面視略Ｌ字型を呈する仕切板により発熱体収納区画を形成し、この発熱体収納区画内に発熱体であるＩ／Ｏカードを配設するとともに、制御機器に電源を供給するための電源装置を筐体内の発熱体収納区画外であって左右仕切板の反発熱体収納区画側に位置するように配設することで、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

１ａ 自立式制御盤
１ｂ 壁掛式制御盤
２ 筐体
３ 裏面板
４ａ 側面板
４ｂ 天板
４ｃ 底板
５ 前扉
６ 仕切板
６ａ 前後仕切板
６ｂ 上下仕切板
６ｃ 左右仕切板
７ 発熱体収納区画
８ Ｉ／Ｏカード
８ａ プリント基板
９ Ｉ／Ｏベース
１０ 電源装置
１１ａ Ｉ／Ｏカード用放熱ラバー
１１ｂ Ｉ／Ｏベース用放熱ラバー
１１ｃ 仕切板用放熱ラバー
１２ Ｉ／Ｏカードケース
１２ａ 金属部
１２ｂ プラスチック部
１３ ファン
１４ ユニット固定用柱金具
１５ 熱交換器

Claims (4)

1. 防塵的に密閉された箱状の筐体内に各種の制御機器が収納され、設置場所の壁面に掛けられて設置される制御盤であって、
   前記筐体の他の部分より熱伝導性の高い素材からなり、前記筐体内に発熱体収納区画を形成するよう区画する仕切板を備え、
   前記仕切板は、
   前記筐体内の右側又は左側のいずれか一方において前後に空間を仕切る前後仕切板と、
   前記筐体内の前側において左右に空間を仕切り、その後端が前記前後仕切板の左端又は右端のいずれか一方と接続されている左右仕切板と、を備え、
   前記発熱体収納区画は、前記前後仕切板と前記左右仕切板とで挟まれた空間に形成され、
   作動により発熱する前記制御機器を、前記発熱体収納区画内における前記仕切板の前記発熱体収納区画内側の面に熱伝導可能に取付け、
   前記前後仕切板の上端と前記筐体の天板との間及び前記前後仕切板の右端と前記筐体の側面板との間には、それぞれ間隙が形成され、
   前記左右仕切板の上端と前記天板との間には、間隙が形成されていることを特徴とする制御盤装置。
2. 被制御機器等との機械的入出力のための制御基板であるＩ／Ｏカードを、実装基台であるＩ／Ｏベースを介して前記仕切板の前記発熱体収納区画内側の面に取付けるとともに、前記Ｉ／Ｏカードと前記Ｉ／Ｏベースとの間、及び、前記Ｉ／Ｏベースと前記仕切板との間に、放熱ラバーをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１に記載の制御盤装置。
3. 前記Ｉ／Ｏカードは、その外装を構成するＩ／Ｏカードケースと、前記Ｉ／Ｏカードケース内に収納され、各種電子部品が実装されてこれらの部品間を接続する配線がプリントされたプリント基板と、前記プリント基板に接して設けられたＩ／Ｏカード用放熱ラバーと、を有し、
   前記Ｉ／Ｏカードケースは金属からなる金属部を有し、前記Ｉ／Ｏカード用放熱ラバーと前記金属部とは接して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の制御盤装置。
4. 前記制御機器に電源を供給するための電源装置を、前記筐体内の前記発熱体収納区画外であって、前記左右仕切板の反前記発熱体収納区画側に位置するように配設したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御盤装置。

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