(57)【要約】【課題】寒冷地における、あるいは寒冷時期における電気機器の保温を、ヒータを追加することなく行うことができる電気機器を提供する。【解決手段】電気機器１は筐体１０内に発熱部品ユニット１１を収納している。筐体１０には、一方の側面に第１通風口２１が配置され、他方の側面に第２通風口２２が配置されている。第２通風口２２にはシャッタ装置２８が設けられている。第１通風口２１及び第２通風口２２と、第１通風口２１に対面する第１ファン２３、及び第２通風口２２に対面する第２ファン３０が排熱装置２０を構成する。温度が所定値を超えていれば第１ファン２３が第１通風口２１に向けて送風し、シャッタ装置２８が開く。温度が所定値以下のときは第２ファン３０が第２通風口２２に向けて送風し、シャッタ装置２８が閉じる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に、発熱部品と、前記発熱部品が発する熱を前記筐体外に排出する排熱装置とを備えた電気機器において、
温度が所定値以下になった時、前記排熱装置の排熱能力が低下せしめられることを特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記排熱装置は前記筐体に形成された通風口及び当該通風口を通過する気流を生成するファンを含み、前記通風口には開閉機構が設けられ、前記排熱装置の排熱能力低下は前記通風口の開度減少によって遂行されることを特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項３】
前記排熱装置は前記筐体に形成された通風口及び当該通風口を通過する気流を生成するファンを含み、前記排熱装置の排熱能力低下は前記ファンの回転数低下によって遂行されることを特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器は、筐体内に各種部品を格納する構成であることが多い。部品の中でも電力を消費する部品は発熱を伴う。発熱量が大きい部品は「発熱部品」と呼ばれることがある。筐体内に発熱部品が存在すると筐体内の温度が上昇する。温度上昇の程度によっては電気機器の機能に悪影響が生じるので、通常、筐体内に発熱部品が存在する場合は発熱部品が発する熱を筐体外に排出する排熱装置が設けられる。排熱装置はファン、ヒートパイプ、放熱板などにより構成される。
【０００３】
発熱部品を内蔵した電気機器の従来構造の一例を図７に示す。従来の電気機器１００として想定されているのはソーラー発電や風力発電の発電や売電を制御するパワーコンディショナー、蓄電システム、電気自動車の充電器などである。電気機器１００は金属部品や合成樹脂部品を組み合わせて構成される筐体１０を備え、筐体１０の内部には少なくとも１個の発熱部品が含まれる発熱部品ユニット１１を収納している。発熱部品ユニット１１には放熱板１２が取り付けられている。放熱板１２は鋼板であっても良いが、アルミニウムのような熱伝導の良い金属材料で形成されていればより好ましい。放熱板１２は魚類の背鰭のように発熱部品ユニット１１の上面から立ち上がった形で描かれているが、水平姿勢で発熱部品ユニット１１に取り付けられるものであってももちろん構わない。
【０００４】
発熱部品ユニット１１が存在するため、筐体１０には排熱装置２０が設けられる。排熱装置２０を構成するのは２個の通風口と１個のファンである。２個の通風口は、図７において筐体１０の左側側面上部に配置された第１通風口２１と、筐体１０の右側側面上部に配置された第２通風口２２である。１個のファンは、第１通風口２１に対面する形で筐体１０の内部に配置されたファン２３である。ファン２３はケーシングの内部にプロペラファンを有し、このプロペラファンをモータで回転させるタイプのものである。
【０００５】
第１通風口２１は、フレーム２４の内部に多数の水平な整流板２５を上下方向に並べて構成されている。第２通風口２２は、フレーム２６の内部に多数の水平な整流板２７を上下方向に並べて構成されている。整流板２５、２７は、水平でなく垂直に配置されていてもよい。水平な整流板と垂直な整流板が格子状に組み合わせられていてもよい。もっと簡単に、筐体１０の側面に多数形成された小孔またはスリットで第１通風口２１あるいは第２通風口２２が構成されていてもよい。
【０００６】
筐体１０の内部には制御基板１３が垂直姿勢で配置されている。制御基板１３は発熱部品ユニット１１とファン２３を含む電気機器１００全体の制御を司る。なお、発熱部品ユニット１１それ自体が制御基板（マザーボード）で、制御基板１３が発熱部品ユニット１１に一体化されているという場合もあり得る。
【０００７】
電気機器１００を運転すると発熱部品ユニット１１から熱が発生する。ファン２３を駆動すると、ファン２３は筐体１の内部の空気を第１通風口２１から外部に排出する。入れ替わりに第２通風口２２から外部空気が筐体１に入る。すなわちファン２３は第１通風口２１と第２通風口２２を通過する気流を生成する。第１通風口２１から排出される空気と第２通風口２２から流入する空気により、筐体１の内部には放熱板１２に接触しつつ通り抜ける冷却空気流が生じる。発熱部品ユニット１１から発生した熱は放熱板１２を通じて冷却空気流中に放散され、熱を受け取った冷却空気流は第１通風口２１から排出される。これにより発熱部品ユニット１１は冷却される。
【０００８】
電気機器は、寒冷地に置かれた場合に不具合が発生する場合がある。例えば特許文献１に記載された電気車両充電装置では、気温が０℃以下に下がった場合に扉が凍結して開かなくなるという懸念がある。そのような懸念を低減するため、特許文献１の電気車両充電装置では筐体にヒータを設け、気温が所定のしきい値を下回る場合にはヒータに通電して筐体の温度が下がりすぎないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−１０９２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ヒータに通電して筐体の温度低下を阻止する仕組みを採用すると、電気機器の本来の消費電力にヒータの消費電力が加わり、全体の消費電力が大きくなる。消費電力が大きくなるとランニングコストが上昇する他、それだけの電力を供給可能な電源の確保という問題も発生する。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、寒冷地における、あるいは寒冷時期における電気機器の保温を、ヒータを追加することなく行うことができる電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る電気機器は、筐体内に、発熱部品と、前記発熱部品が発する熱を前記筐体外に排出する排熱装置とを備え、温度が所定値以下になった時、前記排熱装置の排熱能力が低下せしめられることを特徴としている。
【００１３】
この構成によると、温度が所定値以下になった時、排熱装置の排熱能力を意図的に低下させて発熱部品が発する熱を筐体内にこもらせ、温度低下を防ぐから、別途ヒータを設ける必要がなく、ヒータが消費する分の電力を節約することができる。ヒータの設置に要するスペースが不要なので、電気機器の大型化も回避できる。
【００１４】
上記構成の電気機器において、前記排熱装置は前記筐体に形成された通風口及び当該通風口を通過する気流を生成するファンを含み、前記通風口には開閉機構が設けられ、前記排熱装置の排熱能力低下は前記通風口の開度減少によって遂行されることが好ましい。
【００１５】
この構成によると、発熱部品が発する熱を確実に筐体内に閉じこめることができる。
【００１６】
上記構成の電気機器において、前記排熱装置は前記筐体に形成された通風口及び当該通風口を通過する気流を生成するファンを含み、前記排熱装置の排熱能力低下は前記ファンの回転数低下によって遂行されることが好ましい。
【００１７】
この構成によると、筐体の温度低下が防がれると同時にファンの消費電力やファンの寿命低下も低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の構成によると、温度が所定値以下になった時、排熱装置の排熱能力を意図的に低下させて発熱部品が発する熱を筐体内にこもらせ、温度低下を防ぐから、別途ヒータを設ける必要がなく、部品コストの増大を防ぐことができる。ヒータの設置に要するスペースが不要なので、電気機器の大型化も回避できる。またヒータが消費する分の電力が不要となるから、ランニングコストが上昇することもない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気機器の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電気機器の概略構成図で、通常の運転状態を示すものである。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電気機器の概略構成図で、低温時の運転状態を示すものである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電気機器の概略構成図で、通常の運転状態を示すものである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電気機器の概略構成図で、低温時の運転状態を示すものである。
【図６】本発明の第３実施形態に係る電気機器の概略構成図で、低温時の運転状態を示すものである。
【図７】従来の電気機器の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る電気機器１の構成を図１から図３までの図に基づき説明する。電気機器１は図７に示した従来の電気機器１００と多くの点で共通する。そこで、電気機器１の構成要素の中で電気機器１００と機能的に共通する構成要素には電気機器１００の説明で用いたのと同じ符号を付し、説明は省略する。第２実施形態以下の実施形態においても同様とする。
【００２１】
第１実施形態では２個の通風口と２個のファンが排熱装置２０を構成する。２個の通風口は第１通風口２１と第２通風口２２であり、２個のファンは、第１通風口２１に対面する形で筐体１０の内部に配置された第１ファン２３（電気機器１００における「ファン２３」をここでは「第１ファン２３」と呼称する）と、第２通風口２２に対面する形で筐体１０の内部に配置された第２ファン３０である。第２ファン３０も第１ファン２３と同様にケーシング内部のプロペラファンをモータで回転させるタイプのものである。
【００２２】
第２通風口２２の構造は電気機器１００と異なっている。すなわち第２通風口２２には開閉機構が設けられる。開閉機構は、筐体１０の外部から内部への空気の流入は許すが、筐体１０の内部から外部への空気の流出は許さないシャッタ装置２８によって構成される。シャッタ装置２８は第２通風口２２のフレーム２６の内部に複数枚のシャッタ片２９を垂直方向に並べて構成され、各シャッタ片２９は上端を支点として垂直面内で回動する。各シャッタ片２９の自由端は、直下のシャッタ片２９の上端に筐体１０の内側から当たる。一番下側のシャッタ片２９の自由端は、フレーム２６の内面に形成されたストッパ２６ａに筐体１０の内側から当たる。このため、筐体１０の内側から風圧がかかった場合、シャッタ装置２８は開かない。なお、図に示したようなシャッタ装置２８の構造は単なる例示であり、発明を限定するものではない。
【００２３】
シャッタ装置２８はシャッタ片２９の自重で閉鎖状態を保つ。自重だけではシャッタ片２９ががたつくので、ばねで閉鎖状態を維持する仕組みを取り入れてもよい。シャッタ装置２８の開放は、第１ファン２３または第２ファン３０を駆動することによって生じる外部圧力の相対的増大によることとしてもよく、モータやソレノイドなどの動力源によることとしてもよい。モータやソレノイドなどの動力源を用いた電動シャッタとして構成した場合、シャッタ片２９を開放方向に動かすのも閉鎖方向に動かすのも電動で行うことができる。なお電気機器１が屋外に設置されるものである場合は、シャッタ装置２８に適宜パッキン等を追加して防水性を高めておくことが望ましい。
【００２４】
制御基板１３は、シャッタ装置２８が電動である場合にはシャッタ装置２８の開閉も制御する。筐体１０の所定箇所には、筐体１０の内部の気温、筐体１０の外部の気温、筐体１０の温度、発熱部品ユニット１１の温度、もしくは放熱板１２の温度（特許請求の範囲ではこれらの気温や温度の総称として「温度」の語を用いる）のいずれかまたはいくつかを測定する温度測定装置（図示せず）が設けられており、この温度測定装置の測定結果に基づき制御基板１３は制御を行う。
【００２５】
前記図示しない温度測定装置によって測定された温度が所定値を超えていれば、電気機器１を運転したときに第１ファン２３が駆動される。第２ファン３０は停止したままである。第１ファン２３は第１通風口２１に向けて送風を行い、第１通風口２１を通じて筐体１０の内部の空気を排出する。この時、図２に示す通りシャッタ装置２８が開き、外部の空気が筐体１０に流入する。すなわち第１ファン２３は第１通風口２１と第２通風口２２を通過する気流を生成する。これにより、筐体１の内部には放熱板１２に接触しつつ通り抜ける冷却空気流が生じる。発熱部品ユニット１１から発生した熱は放熱板１２を通じて冷却空気流中に放散され、熱を受け取った冷却空気流は第１通風口２１から排出される。このようにして発熱部品ユニット１１は冷却される。
【００２６】
シャッタ装置２８は、電動式でない場合、筐体１０内の空気が第１通風口２１から排出されることに伴う筐体１０内の気圧低下で外部気圧が相対的に増大することにより開く。電動式の場合は、シャッタ装置２８はモータやソレノイドなどの動力源によって開放状態に置かれる。
【００２７】
前記図示しない温度測定装置によって測定した温度が所定値、例えば−５℃以下になったときは、排熱装置２０の排熱能力が低下せしめられる。第１実施形態では、排熱装置２０の排熱能力低下は第２通風口２２の開度減少によって遂行される。第２通風口２２の開度減少は、図３に示す通り、開閉機構であるシャッタ装置２８が閉鎖状態とされることで遂行される。第１ファン２３の駆動が停止されると、シャッタ装置２８は重力、ばねによる付勢、あるいは動力源による駆動（電動式の場合）などにより閉鎖状態に置かれる。
【００２８】
ここで第１ファン２３が停止し、入れ替わりに第２ファン３０が駆動される。第２ファン３０は第２通風口２２に向けて送風を行う。シャッタ装置２８が開いていれば、第２通風口２２を通過する空気流が生じるところであるが、シャッタ装置２８が閉ざされているため空気流は筐体１０の内部方向に進路を見出さざるを得なくなる。このため、図３に矢印で示す通り、筐体１０の内部に循環気流が発生する。循環気流は筐体１０の外部に熱を持ち出さないので筐体１０の内部の温度は上昇する。これにより、ヒータを用いなくても筐体１０の温度低下を阻止することができ、電気機器１の正常動作を確保することができ
る。筐体１０の内部に循環気流を発生させるので、熱が均等に行き渡り、温度ムラが生じにくい。
【００２９】
このように、温度が所定値以下になった時、排熱装置２０の排熱能力を意図的に低下させて発熱部品ユニット１１が発する熱を筐体１０内にこもらせ、温度低下を防ぐものであるから、別途ヒータを設ける必要がなく、部品コストの増大を防ぐことができる。ヒータの設置に要するスペースが不要なので、電気機器１の大型化も回避できる。ヒータが消費する分の電力も節約できる。また排熱装置２０の排熱能力低下は第２通風口２２の開度減少によって遂行されるから、発熱部品ユニット１１が発する熱を確実に筐体１０内に閉じこめることができる。
【００３０】
＜第２実施形態＞
続いて本発明の第２実施形態に係る電気機器１の構成を図４と図５に基づき説明する。第２実施形態は第１実施形態と次の点が異なる。すなわち第１実施形態から第２ファンが省かれ、第１実施形態で第１ファンであったファン２３のみが残されている。また第１通風口２１の内部に電動式のシャッタ装置２８が設けられ、フレーム２４の内面にはストッパ２４ａが形成されている。シャッタ装置２８を構成する各シャッタ片２９は上端を支点として垂直面内で回動し、各シャッタ片２９の自由端は、直下のシャッタ片２９の上端に筐体１０の内側から当たる。一番下側のシャッタ片２９の自由端はストッパ２４ａに筐体１０の内側から当たる。このため、筐体１０の内側から風圧がかかった場合、シャッタ装置２８は開かない。第２通風口２２は従来の電気機器１００の第２通風口２２と同じ構造とされている。
【００３１】
図示しない温度測定装置によって測定された温度が所定値を超えていれば、電気機器１を運転したとき、図４に示す通りシャッタ装置２８が開放状態とされるとともにファン２３が駆動される。ファン２３は第１通風口２１に向けて送風を行い、第１通風口２１を通じて筐体１０の内部の空気を排出する。同時に第２通風口２２から外部の空気が筐体１０に流入する。すなわち第１ファン２３は第１通風口２１と第２通風口２２を通過する気流を生成する。これにより、筐体１の内部には放熱板１２に接触しつつ通り抜ける冷却空気流が生じる。発熱部品ユニット１１から発生した熱は放熱板１２を通じて冷却空気流中に放散され、熱を受け取った冷却空気流は第１通風口２１から排出される。このようにして発熱部品ユニット１１は冷却される。
【００３２】
図示しない温度測定装置によって測定した温度が所定値以下になったときは、排熱装置２０の排熱能力が低下せしめられる。第２実施形態では、排熱装置２０の排熱能力低下は第１通風口２１の開度減少によって遂行される。第１通風口２１の開度減少は、図５に示す通り、開閉機構であるシャッタ装置２８が閉鎖状態とされることで遂行される。
【００３３】
シャッタ装置２８が閉鎖状態とされた状態でファン２３が駆動されると、ファン２３から吹き出された空気流は筐体１０の内部方向に進路を見出さざるを得なくなる。このため、図５に示す通り、筐体１０の内部に循環気流が発生する。循環気流は筐体１０の外部に熱を持ち出さないので筐体１０の内部の温度は上昇する。これにより、ヒータを用いなくても筐体１０の温度低下を阻止することができ、電気機器１の正常動作を確保することができる。筐体１０の内部に循環気流を発生させるので、熱が均等に行き渡り、温度ムラが生じにくい。
【００３４】
このように、温度が所定値以下になった時、排熱装置２０の排熱能力を意図的に低下させて発熱部品ユニット１１が発する熱を筐体１０内にこもらせ、温度低下を防ぐものであるから、別途ヒータを設ける必要がなく、部品コストの増大を防ぐことができる。ヒータの設置に要するスペースが不要なので、電気機器１の大型化も回避できる。ヒータが消費する分の電力も節約できる。また排熱装置２０の排熱能力低下は第１通風口２１の開度減少によって遂行されるから、発熱部品ユニット１１が発する熱を確実に筐体１０内に閉じこめることができる。
【００３５】
＜第３実施形態＞
続いて本発明の第３実施形態に係る電気機器１の構成を図６に基づき説明する。第３実施形態の電気機器１は、構造は従来の電気機器１００と同一である。
【００３６】
図示しない温度測定装置によって測定された温度が所定値を超えていれば、電気機器１を運転したときにファン２３が駆動される。ファン２３は第１通風口２１に向けて送風を行い、第１通風口２１を通じて筐体１０の内部の空気を排出する。同時に第２通風口２２から外部の空気が筐体１０に流入する。すなわち第１ファン２３は第１通風口２１と第２通風口２２を通過する気流を生成する。これにより、筐体１の内部には放熱板１２に接触しつつ通り抜ける冷却空気流が生じる。発熱部品ユニット１１から発生した熱は放熱板１２を通じて冷却空気流中に放散され、熱を受け取った冷却空気流は第１通風口２１から排出される。このようにして発熱部品ユニット１１は冷却される。
【００３７】
図示しない温度測定装置によって測定した温度が所定値以下になったときは、排熱装置２０の排熱能力が低下せしめられる。第３実施形態では、排熱装置２０の排熱能力低下はファン２３の回転数を低下させる（停止させることを含む）ことによって遂行される。
ファン２３の回転数を十分に低下させ、第１通風口２１からの空気の吹き出しを極く少なくすれば、筐体１０の外部に熱が持ち出されなくなるので、筐体１０の内部の温度は上昇する。これにより、ヒータを用いなくても筐体１０の温度低下を阻止することができ、電気機器１の正常動作を確保することができる。
【００３８】
このように、温度が所定値以下になった時、排熱装置２０の排熱能力を意図的に低下させて発熱部品ユニット１１が発する熱を筐体１０内にこもらせ、温度低下を防ぐものであるから、別途ヒータを設ける必要がなく、部品コストの増大を防ぐことができる。ヒータの設置に要するスペースが不要なので、電気機器１の大型化も回避できる。ヒータが消費する分の電力も節約できる。また排熱装置２０の排熱能力低下はファン２３の回転数低下によって遂行されるから、ファン２３の消費電力やファン２３の寿命低下も低減することができる。
【００３９】
＜その他＞
第１実施形態と第２実施形態において、シャッタ装置２８は必ずしも完全な閉鎖状態としなくてもよい。空気が多少漏洩する程度の閉じ方であっても構わない。また、全ての実施形態について言えることであるが、第１通風口２１と第２通風口２２の両方にシャッタ装置２８を設け、筐体１０の閉め切りをより完全なものとしてもよい。
【００４０】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、発熱部品を内蔵した電気機器に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１    電気機器
１０  筐体
１１  発熱部品ユニット
１２  放熱板
１３  制御基板
２０  排熱装置
２１  第１通風口
２２  第２通風口
２３  ファン（第１ファン）
２８  シャッタ装置
３０  第２ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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