JP5829992B2 - 電気機器収納装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器収納装置に関し、特に、筐体内部に複数の電気機器を多段積み状に収納する装置に関する。

電力変換装置を収納している盤の冷却構造に関し、従来、半導体スイッチ素子を収納する箱体を傾斜させて盤に収納する構成が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。また、電力変換装置をユニット化したユニットトレーの背面と筐体の背面板との間に筐体内を上下に走る通風路を形成する構成が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開平６−６２５７４号公報 特開２００６−３１１６７９号公報

空冷モジュールタイプの電力変換装置を盤内に多段積み収納する場合、段数が多くなるほど、下段モジュールの排気風は上部のモジュールの排気に邪魔されて天井排気が困難になる。そのため、従来は天井に大型ファンを搭載して排気する、筐体の背面側に十分に広い排気スペースを確保するなどの対策を行なっていた。しかし、大型ファンを設ける場合には装置のコスト増加および動力費の増加などの問題があり、背面排気スペースを大きくすると装置の奥行き寸法が増大するので装置が大型化する問題があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、装置の小型化および排気用のファンの小型化を可能にする、電気機器収納装置を提供することである。

本発明に係る電気機器収納装置は、天井面と一対の側面とを有する中空箱状の筐体と、筐体内に積み重ねて配置された複数の電気機器モジュールと、天井面に設けられ、筐体の内部から外部へ通風するファンと、を備える。筐体の内部において電気機器モジュールが側面の一方側に片寄って配置されることで、筐体の内部の側面の他方側に上下方向に延びる通気路が形成される。

上記電気機器収納装置において好ましくは、ファンは、電気機器モジュールの上方と、通気路の上方とに亘って配置される。好ましくは、ファンは、筐体の背面側に配置される。

本発明の電気機器収納装置によると、装置を小型化することができ、排気用のファンを小型化することができる。

電気機器収納装置を正面視した模式図である。 電気機器収納装置を平面視した模式図である。 電気機器モジュールを側面視した模式図である。 電気機器収納装置を背面視した模式図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

図１は、電気機器収納装置１を正面視した模式図である。図２は、電気機器収納装置１を平面視した模式図である。図１および図２に示すように、電気機器収納装置１は、筐体１０を備える。筐体１０は、中空の箱形状に形成されており、その内部に中空の空間が形成されている。電気機器収納装置１は、当該空間内に、電気機器モジュール２０もしくは他の電気機器、またはその他の任意の機器を収納可能に設けられている。筐体１０は、外形が略矩形状に形成されており、天井面１２と、前面１４と、一対の側面１５，１６と、背面１８とを有する。

筐体１０内部の中空の空間には、複数の電気機器モジュール２０が収納されている。複数の電気機器モジュール２０は、筐体１０内に積み重ねられた状態で配置されている。たとえば、筐体１０の内部を複数の図示しない棚板により仕切ることにより複数のモジュール収容室に区画し、各棚板に電気機器モジュール２０を搭載して各モジュール収容室に収容することにより、電気機器モジュール２０を筐体１０内に収納してもよい。

筐体１０の前面１４側に開閉扉が設置されてもよく、その場合、筐体１０の全体を開閉する扉が設けられてもよく、各モジュール収容室毎に開閉する扉が設けられてもよい。開閉扉の一部は、外気が筐体１０の内部に流入できるように、通気可能な網状部材により形成されてもよい。またたとえば、筐体１０の側面１５，１６の一部に開口部が形成され、当該開口部を介して外気が筐体１０内に吸引されてもよい。

電気機器モジュール２０は、筐体１０の内部において、一対の側面１５，１６の内の一方側に片寄って配置されている。本実施の形態では、電気機器モジュール２０は、側面１６側に偏在している。そのため、筐体１０の内部の側面１５側には、電気機器モジュール２０が配置されていないスペースが存在する。当該スペースは筐体１０内部を上下方向に延び、天井面１２にまで到達する。電気機器モジュール２０と筐体１０の側面１５との間の、電気機器モジュール２０が配置されていないスペースの一部または全部は、空気の上下方向への流通を可能とする通気路１１として機能する。

図１には、八台の電気機器モジュール２０が積層された一例が図示されているが、この例に限られるものではなく、電気機器モジュール２０の積み重ね数は任意であってもよい。本実施の形態の電気機器収納装置１は、電気機器モジュール２０が多段に重ねて収納された構成に対して、より好適に利用可能である。電気機器モジュール２０は、筐体１０の前面１４側から、自在に筐体１０への出し入れが可能に設けられる。

筐体１０の天井面１２上には、ファン収納ケース３０が取り付けられており、ファン収納ケース３０内には３つのファン３２が配置されている。筐体１０の天井面１２には排気口が形成され、ファン３２は当該排気口に設けられている。ファン３２が運転することで筐体１０の内部から外部へ通風し、筐体１０内部の空気が筐体１０外へ排出される。

電気機器モジュール２０は、無停電電源装置または電力変換装置などの任意の電気機器であり、通電に伴って発熱する発熱体である。電気機器モジュール２０の発生する熱の影響で、自然換気だけでは筐体１０内の温度上昇を抑制することが困難であるため、ファン３２を設けて筐体１０内を強制的に冷却している。ファン３２を回転させることにより冷却風の流れが発生し、冷却風が電気機器モジュール２０を通過して、電気機器モジュール２０を通風冷却した後、筐体１０外へ排気される。

図１に示すように、ファン３２は、電気機器モジュール２０の上方と、通気路１１の上方とに亘って配置されている。また図２に示すように、ファン３２は、筐体１０の背面１８側に配置されている。このようにファン３２を配置することで、筐体１０の内部空間の背面１８側を経由し、または通気路１１を経由して、電気機器モジュール２０の発生した熱を筐体１０外へ効率よく放熱することが可能になるので、筐体１０の内部を好適に通風冷却することができる。

図３は、電気機器モジュール２０を側面視した模式図である。電気機器モジュール２０は、前面２４と背面２８とを有する。電気機器モジュール２０が筐体１０内に搭載されるとき、電気機器モジュール２０の前面２４が筐体１０の前面１４に向き、電気機器モジュール２０の背面２８が筐体１０の背面１８に向くように、電気機器モジュール２０は配置される。

電気機器モジュール２０は、その前面２４と背面２８とに開口部を有し、背面２８側にはファン２２が設けられている。ファン２２を運転すれば、電気機器モジュール２０の前面２４側から空気が流入し、流入した空気により電気機器モジュール２０が冷却される。電気機器モジュール２０を前面２４側から背面２８側へ流通する空気の流れが発生することにより、電気機器モジュール２０の動作時の発生熱が奪われ、背面２８側から放熱される。

複数の電気機器モジュール２０の各々が、図３を参照して説明した上記の構成を有しており、電気機器モジュール２０のそれぞれに対し別個に、前面２４側から吸気し背面２８側へ排気する空気の流れが発生する。電気機器モジュール２０を冷却するときの熱交換により加熱された空気は、電気機器モジュール２０の背面２８側へ流れ、さらにファン３２の運転により筐体１０の内部を上昇して、筐体１０の外部へ排出される。

図４は、電気機器収納装置１を背面視した模式図である。図４中には、ファン３２の運転に伴って発生する、筐体１０の内部の空気の流れを、白抜き矢印で図示する。各電気機器モジュール２０に設けられたファン２２の運転により、電気機器モジュール２０を貫流して空気が流れる。このとき当該空気は、発熱体である電気機器モジュール２０から熱を奪って、電気機器モジュール２０を冷却させる。電気機器モジュール２０からの熱伝達を受けて温度が上昇した空気は、筐体１０の背面１８側に到達する。

その後空気は、ファン３２の運転により、筐体１０の内部を天井面１２へ向かって上昇する。このとき、多段積みされた複数の電気機器モジュール２０のうち、上段側の電気機器モジュール２０を流通した空気は、そのまま筐体１０の内部を上昇して、上段側の電気機器モジュール２０の排熱が筐体１０外に排出される。一方、下段側の電気機器モジュール２０を流通した空気は、上段側の電気機器モジュール２０の排気に邪魔され、そのまま筐体１０の内部を上昇する流れになることは困難である。

そのため、本実施の形態の電気機器収納装置１では、下段側の電気機器モジュール２０を流通した空気が天井面１２へ向かって上昇する別ルートとして、通気路１１が形成される。図４に示すように、下段側の電気機器モジュール２０を通って背面１８側に到達した空気は、そのまま上昇せずに側面１５側の通気路１１へ流れる。当該空気は、垂直方向に延びる通気路１１内を上昇して、天井面１２へ到達して天井排気され、下段側の電気機器モジュール２０の排熱が筐体１０外に排出される。なお、通気路１１には、筐体１０内部の空気の流れを整流するための整流板が適宜設けられてもよい。

これにより、下段側の電気機器モジュール２０の熱を受けた空気が筐体１０の内部の床面近傍に滞留することを防止できるので、筐体１０内部の下段側の静圧を低くし、下段側の電気機器モジュール２０の温度上昇を抑制できる。下段側の電気機器モジュール２０の温度を低く維持できるとともに、上段側の電気機器モジュール２０と下段側の電気機器モジュール２０との温度差を減少でき、筐体１０内部の温度分布を改善することが可能になる。

筐体１０内を貫流する冷却風の流れが常に形成され、筐体１０内に収納した電気機器モジュール２０を良好に冷却できるので、筐体１０の内部が高温になることを確実に抑制することができる。また、冷却用のファン２２，３２の温度上昇が抑えられるので、ファン２２，３２の寿命を長くすることができる。多段積み状の複数の電気機器モジュール２０の全てを確実かつ十分に冷却するためにファン３２の大型化は必要なく、また筐体１０内部の背面１８側に大きな排気スペースを必要とすることもなく、したがって、電気機器収納装置１を小型化することができ、加えて排気用のファン３２を小型化することができる。

電気機器モジュール２０が積層配置された電気機器収納装置１では、筐体１０の内部に電気機器モジュール２０の周辺回路も併せて配置される場合が多く、このとき当該周辺回路は電気機器モジュール２０に隣接して配置される。図１，４に示すように電気機器モジュール２０が側面１６側に片寄って配置される場合、電気機器モジュール２０と側面１５との間の空間に周辺回路を配置することができる。

周辺回路の配置のために電気機器モジュール２０の側面側に設けられるスペースを通気路１１として利用すれば、筐体１０内に通気路１１形成のためのスペースを殊更設ける必要がなく、電気機器収納装置１の大型化をより確実に抑制することができる。つまり、電気機器モジュール２０と側面１５との間の空間の全てが中空である必要はない。通気路１１としての機能を損なわない限り、当該空間に別の電気機器が配置されても構わない。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 電気機器収納装置、１０ 筐体、１１ 通気路、１２ 天井面、１４ 前面、１５，１６ 側面、１８ 背面、２０ 電気機器モジュール、２２ ファン、２４ 前面、２８ 背面、３０ ファン収納ケース、３２ ファン。

Claims (1)

1. 天井面と一対の側面とを有する中空箱状の筐体と、
   前記筐体内に積み重ねて配置され、背面側に設けられたモジュール排気ファンを有する、複数の電気機器モジュールと、
   前記天井面に設けられ、前記筐体の内部から外部へ通風する天井ファンと、を備え、
   前記筐体の内部において前記電気機器モジュールが前記側面の一方側に片寄って配置されることで、前記筐体の内部の前記側面の他方側に上下方向に延びる通気路が形成され、
   前記天井ファンは、前記電気機器モジュールの上方と、前記通気路の上方とに亘って、前記筐体の背面側に配置される、電気機器収納装置。

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