(57)【要約】【課題】選定者の経験に頼ることなく、誰でも適切な放熱機器を選定することができる屋外設置盤用ボックスの放熱機器選定方法を提供する。【解決手段】ボックス寸法、盤内機器の発熱量、盤内許容温度、想定最高外気温、設置状態をコンピュータに入力する。設置状態から有効放熱面積と日射入熱量を特定する。これらを盤内熱量と放熱量との平衡式に代入して放熱機器の必要能力を算出し、その算出値により熱交換器、換気扇、ルーバ、空気調和機等の放熱機器を選定する。【選択図】　　　図１
2004093002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボックス寸法、盤内機器の発熱量、盤内許容温度、想定最高外気温、設置状態をコンピュータに入力し、設置状態から有効放熱面積と日射入熱量を特定し、盤内熱量と放熱量との平衡式から放熱機器の必要能力を算出し、その算出値により放熱機器を選定することを特徴とする屋外設置盤用ボックスの放熱機器選定方法。
【請求項２】
ボックスに遮光板がある場合に、遮光板により遮断される熱量を平衡式に組み込む請求項１に記載の屋外設置盤用ボックスの放熱機器選定方法。
【請求項３】
ボックスの塗装色により日射入熱量を補正する請求項１または２に記載の屋外設置盤用ボックスの放熱機器選定方法。
【請求項４】
ボックスの材質により日射入熱量と熱通過率とを補正する請求項１〜３の何れかに記載の屋外設置盤用ボックスの熱関連機器選定方法。
【請求項５】
放熱機器が熱交換器、換気扇、ルーバ、空気調和機の何れかである請求項１〜４のいずれかに記載の屋外設置盤用ボックスの放熱機器選定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋外設置盤用ボックスの内部の熱を外部に排出する熱交換器、換気扇、ルーバ、空気調和機等の放熱機器の選定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
盤用ボックスはその内部に発熱する機器を収納するため、盤内温度が過度に上昇しないように熱交換器、換気扇、ルーバ、空気調和機などの放熱機器を備えるのが普通である。放熱機器の選定に際して従来は、放熱面積を決定するボックス寸法、盤内機器の発熱量、盤内許容温度、周囲温度のみが考慮されていた。
【０００３】
例えば熱交換器を選定する場合には、熱交換器必要定格能力Ｑ（Ｗ）は、　　　Ｑ＝Ｐ／（Ｔ２−Ｔ１）−Ｕ＊Ｓの式により算出されていた。ここでＰは盤内機器の発熱量（Ｗ）、Ｔ１は周囲温度（Ｋ）、Ｔ２は盤内許容温度（Ｋ）、Ｕは熱通過率（Ｗ／ｍ２・Ｋ）、Ｓは有効放熱面積（ｍ２）である。そして算出された必要定格能力Ｑに応じて熱交換器の機種を選定していた。なお、換気扇、ルーバ、空気調和機などについても同様である。
【０００４】
しかし、盤用ボックスが屋外に設置される場合には日射による熱量（以下、日射入熱量という）の影響を受けるため、上記の式により求められた結果を補正する必要がある。このために試験結果を参照することが多いが、選定者の経験に頼る部分もあり、選定にばらつきを生じていた。さらに同じサイズの盤用ボックスであっても、設置する方角や設置場所等の状況により日射の影響が異なり、このことも選定にばらつきを生じる原因となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、選定者の経験に頼ることなく、適切な放熱機器を選定することができる屋外設置盤用ボックスの放熱機器選定方法を提供するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、ボックス寸法、盤内機器の発熱量、盤内許容温度、想定最高外気温、設置状態をコンピュータに入力し、設置状態から有効放熱面積と日射入熱量を特定し、盤内熱量と放熱量との平衡式から放熱機器の必要能力を算出し、その算出値により放熱機器を選定することを特徴とするものである。なお、ボックスに遮光板がある場合には、遮光板により遮断される熱量を平衡式に組み込むことが好ましい。また、ボックスの塗装色により日射入熱量を補正することが好ましい。さらに、ボックスの材質により日射入熱量と熱通過率とを補正することが好ましい。放熱機器としては、熱交換器、換気扇、ルーバ、空気調和機の何れかを選定することができる。
【０００７】
本発明の屋外設置盤用ボックスの放熱機器選定方法によれば、必要事項をコンピュータに入力したうえ、設置状態から有効放熱面積と日射入熱量を算出して、盤内熱量と放熱量との平衡式から放熱機器の必要能力を算出するので、選定者の経験に頼ることなく、誰でも適切な放熱機器を選定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１に示すように、本発明ではボックス寸法（外寸）、盤内機器の総発熱量Ｐ、盤内許容温度Ｔ２、想定最高外気温Ｔ１、設置状態、遮光板の有無をコンピュータに入力する。ボックス寸法はボックスの表面積を算出するために用いられ、ボックスは一般的に直方体であるから、容易に各面の表面積を算出できる。
【０００９】
また、設置状態の入力では、隣接する構造物の有無、日射を受けない面、設置される方角等を指定し入力することにより、盤用ボックスの有効放熱面積Ｓと日射入熱量Ｗｅとを特定する。まず、隣接する構造物の有無の指定では、有効放熱面積Ｓを特定するために盤用ボックスに他の構造物が隣接している面を入力し、このような面では熱の出入りに大きく影響しないものとみなし有効放熱面積から除外する。例えば、背面側に壁が隣接している場合には底面、背面を除く４面が有効放熱面となり、盤用ボックスの周囲に構造物が何もない状態では、底面を除く５面が有効放熱面となる。
【００１０】
次に、盤用ボックスが設置される方角を入力し、最高外気温時の日射による日射入熱量算出する。日射入熱量Ｗｅは各面からの日射入熱量の和であり、Ｕをボックスの材質によって定まる熱通過率（Ｗ／ｍ２・Ｋ・Ｓ）、Ｓ表面積、ΔＴｅｑを日射入熱量による各面の相当外気温度上昇分とすると、下記の数１により求められる。
【数１】
2004093002.tif 000003
【００１１】
ここでＳｔ、Ｓｔ、Ｓｓ、Ｓｅ、Ｓｗ、Ｓｎはそれぞれ天井面、南面、東面、西面、北面の表面積であり、熱通過率Ｕは鉄の場合Ｕ＝５Ｗ／ｍ２・Ｋ・Ｓであり、相当外気温上昇温度ΔＴｅｑは各面ごとに異なり、ライトベージュ塗装の場合天井面でΔＴｅｑｔ＝４５Ｋ、南面でΔＴｅｑｎ＝１４Ｋ、東西北の各面でΔＴｅｑｅ＝ΔＴｅｑｗ＝ΔＴｅｑｎ＝３．４Ｋとなることが分かっている。従って、東西南北の表面積が異なれば同じ盤用ボックスであっても設置する方角によって日射入熱量が異なるものとなる。
【００１２】
また、他の構造物が隣接している面や他の構造物により最大日射時に日射を受けない面を指定している場合は、これらの面では日射による熱量は無視できるものとして上記の日射入熱量の算出から除外する。さらに遮光板の有無を入力する。なお、ΔＴｅｑはボックスの色によってその値が変化し、Ｕはボックスの材質によって異なるものであるから入力項目に塗装色と材質を加え、ΔＴｅｑとＵの値を補正することもできる。
【００１３】
このようにして算出された日射入熱量Ｗｅと、盤内機器の総発熱量Ｐとの和が盤内熱量となり、それに見合う熱量を外部に放熱する必要がある。放熱量はボックス壁面の透過熱量Ｕ・Ｓ（Ｔ２−Ｔ１）と放熱機器による放熱量Ｑ（Ｔ２−Ｔ１）との和である。ただしボックスが遮光板を備えている場合には、遮光板により遮断される熱量をＢ・Ｓ（Ｔ２−Ｔ１）として放熱量に加える。ここでＢは遮光率（Ｗ／ｍ２・Ｋ）である。またＱは放熱機器の定格能力である。これらを総合すると、数２の平衡式となる。
【数２】
2004093002.tif 000004
【００１４】
数２の平衡式にＰ、Ｗｅ、Ｕ、Ｓ、Ｔ２、Ｔ１、Ｂの各値を代入することにより、ボックス内の熱平衡を維持するに必要な放熱機器の能力Ｑを算出することができる。ただし遮光板がない場合には、Ｂ＝０とする。そしてその算出値に応じて放熱機器を選定すればよい。放熱機器が熱交換器である場合には、算出された能力Ｑを満足するものを直接選定すればよい。なお、１台では能力Ｑを満足できない場合には、複数台を組み合わせてもよい。
【００１５】
放熱機器が換気扇である場合には、熱輸送の式により放熱量は、ρ・Ｃｐ・Ｖ・（Ｔ２−Ｔ１）≒２０Ｖ・（Ｔ２−Ｔ１）となる。ここでρは空気の密度、Ｃｐは空気の比熱、Ｖは風量（ｍ３／ｍｉｎ）である。このため数３の平衡式を用いてＶを求め、必要な風量を算出する。ここで換気扇の能力はその最大風量で表されるが、常には最大風量で動作しないため、必要な風量を２倍と考え、その風量を満足できる換気扇を選定する。
【数３】
2004093002.tif 000005
【００１６】
また放熱機器がルーバである場合には、熱輸送の式により放熱量は、ρ・Ｃｐ・Ｖ・（Ｔ２−Ｔ１）≒０．１ｖ・Ａ・（Ｔ２−Ｔ１）となる。ここでｖはルーバを通過する風速で０．５（ｍ／ｓ）であることが実験で分かっており、、Ａは開口面積（ｃｍ２）である。このため数４の平衡式を用いてＡを求め、その開口面積を満足できるルーバを選定する。なおルーバは、排気用孔及び吸気用穴のそれぞれに同じ製品を取付けるものとする。
【数４】
2004093002.tif 000006
【００１７】
いずれの場合にも、本発明の方法によって得られるのは放熱機器を選定する目安であるから、選定された放熱機器をボックスに実際に取り付け可能であるか否かは、個別に検討すべきことはいうまでもない。また同様な選択方法は空気調和機についても適用できることはもちろんである。なお、以上のステップを図１にまとめた。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）横８００ｍｍ、縦１９００ｍｍ、深さ５００ｍｍ、自立して設置されており、他の構造物に隣接する面、日射を受けない面はともになく、設置方角は正面が南向き、盤内機器の発熱量４５０Ｗ、盤内許容温度５０℃、想定最高外気温最高４０℃、遮光板なしでボックスの材質は鉄、塗装色ライトベージュの各条件を入力したところ、有効な表面積は５．３４ｍ２、日射による侵入熱量は２５６．１Ｗとなり、数２の平衡式から必要な放熱機器の能力Ｑは４３．９Ｗ／Ｋ以上となった。既存の熱交換器の定格能力（Ｗ／Ｋ）は、製品Ａが１５Ｗ／Ｋ、製品Ｂが３０Ｗ／Ｋ、製品Ｃが５０Ｗ／Ｋであるので、製品Ｃを選定した。
【００１９】
（実施例２）盤内機器の発熱量が５０Ｗとする以外は実施例１と同じ各条件を入力し、数３の平衡式から必要な換気扇の風量Ｖを求めると１ｍ３／ｍｉｎとなる。従って換気扇の必要能力はこの２倍の２．０ｍ３／ｍｉｎとなり、換気扇の風量Ｖは製品Ａが１．０ｍ３／ｍｉｎ、製品Ｂが２．０ｍ３／ｍｉｎ、製品Ｃが３．０ｍ３／ｍｉｎであるので、製品Ｂを選定した。
【００２０】
（実施例３）盤内機器の発熱量が２００Ｗとする以外は実施例１と同じ各条件を入力し、数４の平衡式から必要なルーバの開口面積Ａを求めると７８ｃｍ２となり、ルーバの開口面積Ａは製品Ａが５０ｃｍ２、製品Ｂが１００ｃｍ２、製品Ｃが１５０ｃｍ２であるので、製品Ｂを選定した。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば必要な数値及び設置状態をコンピュータに入力し、設置状態から有効放熱面積と日射入熱量を特定し、盤内熱量と放熱量との平衡式から放熱機器の必要能力を算出し、その算出値により放熱機器を選定するようにしたので、選定者の経験に頼ることなく、適切な放熱機器を選定することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステップを示すブロック図である。
【図１】
2004093002.tif 000007