(57)【要約】【課題】最大冷却能力に対して過剰となる容量の直流電源を備えることのない、小型、軽量で低コストの盤用冷却装置を提供する。【解決手段】冷却能力を切り換えることのできるペルチェ素子を使用した盤用冷却装置において、単位直流電源８、９を直列接続してペルチェ素子用直流電源を構成し、冷却能力に応じてペルチェ素子に接続される単位直流電源８、９の直列数を切り換えるようにした。この単位直流電源８、９はスイッチング方式の直流電源であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却能力を切り換えることのできるペルチェ素子を使用した盤用冷却装置において、単位直流電源を複数直列接続してペルチェ素子用直流電源を構成し、冷却能力に応じてペルチェ素子に接続される単位直流電源の直列数を切り換えることを特徴とする盤用冷却装置。
【請求項２】
単位直流電源がスイッチング方式の直流電源である請求項１に記載の盤用冷却装置。
【請求項３】
単位直流電源の直列数を切り換えるスイッチを単位直流電源の直流側に設けた請求項１又は２に記載の盤用冷却装置。
【請求項４】
単位直流電源の直列数を切り換えるスイッチを単位直流電源の交流側に設けた請求項１又は２に記載の盤用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電盤、制御盤等のキャビネットの内部に収容した機器が発生する熱を外部に放散し、キャビネット内部の温度上昇を抑制するために使用される盤用冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平８−１２６１３０号公報
【０００３】
配電盤、制御盤等においては、キャビネットの内部に収容した電子、電気機器が発生する熱によってキャビネット内部の温度が上昇し、収容した機器が誤動作したり故障したりすることがある。キャビネット内部の温度上昇を防ぐためには通風をよくすればよいが、埃を吸い込んだり盤が設置された周囲の悪性雰囲気を吸い込んだりして収容した機器の故障を招くことになる。そのため、キャビネットを密閉し、密閉した状態でキャビネット内の空気を冷却する盤用冷却装置が多く使用されている。
【０００４】
こうした盤用冷却装置としては、特開平８−１２６１３０のようなペルチェ素子を応用したものも使用されているが、盤内の温度が設定温度以下となった場合には、省電力化を図るために、冷却能力を切り換えるようにしたものが使用されている。例えば、図４に示すように冷却能力に合わせて大容量の直流電源と小容量の直流電源の２個の直流電源を設け、必要な冷却能力に合わせて２個の直流電源のいずれかを使用し冷却をするようにしたものがある。このような盤用冷却装置では、本来ならば最大冷却能力に対応した容量の直流電源を設ければよいところ、低減された冷却能力に対応した小容量の直流電源も設けてあるため盤用冷却装置全体のコストが嵩み、大形になるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決し、最大冷却能力に対して過剰となる容量の直流電源を備えることのない、小型、軽量で低コストの盤用冷却装置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の盤用冷却装置は、冷却能力を切り換えることのできるペルチェ素子を使用した盤用冷却装置において、単位直流電源を複数直列接続してペルチェ素子用直流電源を構成し、冷却能力に応じてペルチェ素子に接続される単位直流電源の直列数を切り換えることを特徴とするものである。この単位直流電源はスイッチング方式の直流電源であることが好ましく、単位直流電源の直列数を切り換えるスイッチを単位直流電源の直流側に設けること、あるいは、単位直流電源の直列数を切り換えるスイッチを単位直流電源の交流側に設けることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図を参照しながら具体的に説明する。
図１は第１の実施の形態を示すもので、ペルチェ素子１の放熱側と吸熱側とにそれぞれ放熱側ヒートシンク２と吸熱側ヒートシンク３を取り付け、ペルチェ素子１を放熱側ヒートシンク２と吸熱側ヒートシンク３とで挟んである。放熱側ヒートシンク２にはエアフィルタ４を通して外気を流通させる放熱ファン５が付設してあり、吸熱側ヒートシンク３には盤内の空気を流通させる吸熱ファン６が付設してある。外気及び盤内の空気を分離して通すための仕切り板７を備えたダクト等は、従来の盤用冷却装置同様の構成のものとすることができ任意である。
【０００８】
８及び９はペルチェ素子１に電力を供給する直流電源を構成する単位直流電源であって、単位直流電源８と９は直列接続してあり、切り換えスイッチ１０によって単位直流電源８及び９の合計の電圧あるいは単位直流電源９の電圧のいずれかをペルチェ素子１に加えるようにしてある。単位直流電源９の出力電圧は低冷却能力時にペルチェ素子１に必要な電圧としてあり、単位直流電源８の出力電圧は高冷却能力時にペルチェ素子１に必要な電圧から単位直流電源９の出力電圧を減じた電圧としてある。また、単位直流電源８及び９の電流定格は、高冷却能力時にペルチェ素子１に流れる電流が供給できるものとしてある。
【０００９】
この単位直流電源８及び９としては、図３に示すようなスイッチング方式と呼ばれる方式の直流電源が好ましい。スイッチング方式の直流電源は、商用電源を第１の整流回路により直接整流して直流に変換し、平滑コンデンサにより平滑にしたうえスイッチング回路により高周波に変換し、高周波変圧器により降圧したうえ第２の整流回路により整流するもので、大形で重い商用周波の変圧器に替えて小形で軽量の高周波変圧器を使用するので直流電源全体が小形、軽量となるものであり、一種の機能部品として市場に流通しているものを使用することができる。
【００１０】
高冷却能力時のペルチェ素子１への供給電圧をＶ１  、供給電流をＩ１  、低冷却能力時のペルチェ素子１への供給電圧をＶ２  、供給電流をＩ２  とすると、直流電源９の出力電圧はＶ２  に、直流電源８の出力電圧はＶ１  −Ｖ２  に、直流電源８及び９の電流定格はＩ１  にそれぞれ定めることになる。これにより直流電源８及び９の定格電力の合計はＶ１  ×Ｉ１  となり、高冷却能力時に必要な電力と一致することとなって直流電源８、９が過剰な容量を有することはない。
【００１１】
このような構成の盤用冷却装置をキャビネットに取り付け、放熱ファン５及び吸熱ファン６を運転してペルチェ素子１に直流電源８及び９又は直流電源９から直流電流を流せば、ペルチェ素子１の放熱側の温度が上昇し、吸熱側の温度が低下する。これにより放熱側ヒートシンク２の温度が上昇し、吸熱側ヒートシンク３の温度が低下することになるが、放熱側ヒートシンク２には放熱ファン５により外気が流されているので、放熱側ヒートシンク２は外気によって冷却される。また、吸熱側ヒートシンク３には吸熱ファン６によりキャビネットの盤内空気が流されているので吸熱側ヒートシンク３の冷熱が拡散され、盤内の空気が冷却されることになる。なお、切り換えスイッチ１０は設定温度Ｔ１以上になれば高冷却能力用として、単位直流電源８及び９の合計電圧が加わる側におかれ、Ｔ１に達しなければ低冷却能力用として単位直流電流９におかれるように制御されている。さらに、冷却の必要のない温度Ｔ２を設定することにより、盤内温度Ｔ２を下回れば単位直流電源８及び９の両方から切り離すようにおかれるものとしてもよい。
【００１２】
切り換えスイッチ１０をペルチェ素子１に単位直流電源８及び９の合計の電圧が加わる側においたときには、単位直流電源８からは（Ｖ１  −Ｖ２  ）×Ｉ１  の電力が、単位直流電源９からはＶ２  ×Ｉ１  の電力がそれぞれ供給され、ペルチェ素子１にはＶ１  ×Ｉ１  の電力が供給されることとなって高冷却能力で動作し、盤内の空気を冷却することになる。また、切り換えスイッチ１０を切り換えてペルチェ素子１に単位直流電源９の電圧が加わる側においたときには、ペルチェ素子１にＶ２  ×Ｉ２  の電力が供給され、低冷却能力で動作することになる。なお、低冷却能力時には単位直流電源８は切り換えスイッチ１０により切り離され、単位直流電源８から電力が供給されることはないが、単位直流電源８の交流側にもスイッチを設けて単位直流電源８の無負荷交流入力電流を遮断するようにすることが好ましい。
【００１３】
このように、従来は高冷却能力用にＶ１  ×Ｉ１  の直流電源を、低冷却能力用にＶ２  ×Ｉ２  の直流電源をそれぞれ設けており、従来の直流電源の定格電力の合計は必要な電力のＶ１  ×Ｉ１  よりＶ２  ×Ｉ２  だけ過剰であったのに対し、単位直流電源８及び９の定格電力の合計は高冷却能力時に必要な電力と同じＶ１  ×Ｉ１  であって過剰ではなく、従来のものに対し小型、軽量で低コストとすることができる利点がある。
【００１４】
図２は第２の実施の形態を示すもので、ペルチェ素子１、放熱側ヒートシンク２、吸熱側ヒートシンク３、エアフィルタ４、放熱ファン５、吸熱ファン６、仕切り板７の構成は第１の実施形態のものと同様である。第２の実施形態のものも直列接続した単位直流電源８と９が設けてあり、単位直流電源８及び９の出力電圧、電流定格も同様に定めてあるが、ペルチェ素子１には直列接続した単位直流電源８と９の両端から電力を供給するようにしてあり、単位直流電源８には直流出力側に並列にダイオード１１が、交流入力側にスイッチ１２がそれぞれ接続してある。ここにおいてダイオード１１は単位直流電源８の出力を短絡しない極性としてある。
【００１５】
このような構成の第２の実施形態のものも、第１の実施形態のものと同様盤内の空気を冷却するが、スイッチ１２を閉路した状態ではペルチェ素子１に単位直流電源８及び９の合計の電圧が加わり、ペルチェ素子１は高冷却能力で動作して盤内の空気を冷却することになる。また、スイッチ１２を開路した状態とすると、単位直流電源８の出力が無くなり、単位直流電源９の出力がダイオード１１を通してペルチェ素子１に加わることになり、ペルチェ素子１は低冷却能力で動作して盤内の空気を冷却することになる。
【００１６】
第２の実施形態のものも、単位直流電源８及び９の定格電力の合計は高冷却能力時に必要な電力と同じＶ１  ×Ｉ１  であって過剰ではなく、従来のものに対し小型、軽量で低コストとすることができる利点がある。この第２の実施形態のものでは、直流側に比べて電流の小さい交流入力側に設けたスイッチによって冷却能力の切り換えができ、しかもスイッチは小容量の単極単投のものでよいことからさらに小形、低コストとすることができる利点がある。
【００１７】
単位直流電源８、９をスイッチング方式の直流電源とした場合には、機能部品として市場に流通しているものを使用することができるので、単位直流電源８、９を組み立てる手間が省け、低コストとすることができる利点がある。また、第２の実施形態のものの場合、単位直流電源８の構成によっては第２の整流回路にダイオード１１の機能を持たせることができるのでダイオード１１を省略することが可能である。なお、前記実施の形態では冷却能力を高低２段階に切り換えるものとしているが、単位直流電源の数を増すことにより冷却能力を多段階に切り換えることができるものである。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は前記説明によっても明らかなように、高冷却能力用と低冷却能力用の専用の直流電源を個別に設けず、ペルチェ素子に接続される単位直流電源の直列数を切り換えるようにしたので、最大冷却能力に対して過剰となる容量の直流電源を備えることがなく、盤用冷却装置を小型、軽量で低コストにすることができる利点がある。したがって、本発明は従来の問題を解決した盤用冷却装置を提供するものとして業界に寄与するところ極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図３】直流電源の好ましい構成を例示するブロック図である。
【図４】従来の盤用冷却装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ペルチェ素子
２  放熱側ヒートシンク
３  吸熱側ヒートシンク
４  エアフィルタ
５  放熱ファン
６  吸熱ファン
７  仕切り板
８、９  単位直流電源
１０  切り換えスイッチ
１１  ダイオード
１２  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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