特許 7392900 屋外配電盤のための風圧式シャッター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-28

(45)【発行日】2023-12-06

(54)【発明の名称】屋外配電盤のための風圧式シャッター

(51)【国際特許分類】

   H02B 1/56 20060101AFI20231129BHJP

【ＦＩ】

H02B1/56 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023521410

(86)(22)【出願日】2021-10-22

(86)【国際出願番号】 JP2021039125

(87)【国際公開番号】W WO2023067804

(87)【国際公開日】2023-04-27

【審査請求日】2023-04-06

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲政 圭祐

【審査官】高橋 裕一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１２８３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２８０１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１７７５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４２１０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｂ １／００ － １／３８

１／４６ － ７／０８

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｆ２４Ｆ ７／００ － ７／００７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気口から吸気された気体を排気口から排気するための流路を有する屋外配電盤のための風圧式シャッターであって、
前記吸気口の下流に、水平に配置された第１回転軸と、
前記第１回転軸に回転可能に吊り下げられ、鉛直位置で前記流路を閉じ、前記鉛直位置から回転した位置で前記流路を開く第１扉と、
前記第１扉よりも下流に、水平に配置された第２回転軸と、
前記第２回転軸に回転可能に取り付けられ、水平位置で前記流路を閉じると共に上流側端部が前記第１扉の回転を抑止し、前記水平位置から回転した位置で前記流路を開く第２扉と、を備え、
前記第２扉よりも下流に負圧が生じた場合に、前記第２扉が回転して前記流路を開くと共に前記上流側端部が前記第１扉から外れ、前記第１扉が下流側に回転して前記流路を開くこと、
を特徴とする屋外配電盤のための風圧式シャッター。

【請求項2】

前記第２扉の重心は、前記第２回転軸よりも前記第１扉側に位置すること、
を特徴とする請求項１に記載の屋外配電盤のための風圧式シャッター。

【請求項3】

前記第２扉は、前記第２回転軸よりも前記第１扉側に吸気穴を有すること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の屋外配電盤のための風圧式シャッター。

【請求項4】

前記吸気穴は、防塵フィルタで覆われていること、
を特徴とする請求項３に記載の屋外配電盤のための風圧式シャッター。

【請求項5】

前記屋外配電盤は、前記第２扉よりも下流に負圧を生じさせるファンを有すること、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の屋外配電盤のための風圧式シャッター。

【請求項6】

前記第２扉が回転可能な角度は、水平位置から９０度未満までであること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の屋外配電盤のための風圧式シャッター。

【請求項7】

前記第１扉は、鉛直位置から下流方向にのみ回転可能であること、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の屋外配電盤のための風圧式シャッター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、屋外配電盤のための風圧式シャッターに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、屋外に設置される太陽光発電用電力変換装置には、価格競争力向上および装置容量向上のために、外気を積極的に取り込んでヒートシンク等で冷却する方式が採用されている。

【0003】

外気を積極的に取り込む一方で、装置内への塵埃や水分（雨・雪など）の浸入を抑制することは重要である。近年では集中豪雨、台風、暴風雪が増加しており、装置内に想定を超える量の水分が浸入することによる故障リスクも高まってきている。
通風量の確保と防塵性・防水性を両立するために吸排気口にシャッターを設けることは有効な手段である。

【0004】

例えば、このような問題に対して、特許文献１には、外部センサを用いて異常気象を判断し、シャッターを電気的に制御して吸気口を閉じる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】日本特開２０１７－２００２９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の技術ではセンサやシャッターを駆動する制御装置が必要であり、コストや故障リスクが高い。センサや制御装置を必要としない単純な構成のみで、問題を解決できることが望ましい。

【0007】

このような問題に対して、例えば図９の（Ａ）に示すように、吸気側ブレード９１が内側にのみ開き、排気側ブレード９２が外側にのみ開く風圧式シャッターが考えられる。この風圧式シャッターは、冷却ファン９０が駆動した場合に、負圧により吸気側ブレード９１が内側に開き、吸気された空気が押し出されて排気側ブレード９２が外側に開く（図９の（Ｂ））。

【0008】

しかしながら、図９の（Ｃ）に示すように、吸気側に想定を超える強い外風が当たれば、吸気側ブレード９１が内側に開き、内部へ水や塵が侵入するおそれがある。そのため、荒天時の対策が十分とは言えない。

【0009】

図９に示すような風圧式シャッターは、構造が簡素でコスト面で優れているが、吸気側ブレード９１が外風に押されることで開くため、外風による塵埃・水分の浸入方向と装置の吸気方向が一致する吸気側に設けることはできなかった。

【0010】

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、暴風時における防水性および防塵性が高く、かつ、コストおよび故障リスクの低い屋外配電盤のための風圧式シャッター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】

【0011】

第１の観点は、屋外配電盤のための風圧式シャッターに関連する。
前記屋外配電盤は、吸気口から吸気された気体を排気口から排気するための流路を有する。
前記風圧式シャッターは、第１回転軸と第１扉と第２回転軸と第２扉とを備える。
前記第１回転軸は、前記吸気口の下流に、水平に配置される。
前記第１扉は、前記第１回転軸に回転可能に吊り下げられる。前記第１扉は、鉛直位置で前記流路を閉じる。前記第１扉は、前記鉛直位置から回転した位置で前記流路を開く。
前記第２回転軸は、前記第１扉よりも下流に、水平に配置される。
前記第２扉は、前記第２回転軸に回転可能に取り付けられる。前記第２扉は、水平位置で前記流路を閉じると共にその上流側端部が前記第１扉の回転を抑止する。前記第２扉は、前記水平位置から回転した位置で前記流路を開く。
前記第２扉よりも下流に負圧が生じた場合に、前記第２扉が回転して前記流路を開くと共に前記上流側端部が前記第１扉から外れ、前記第１扉が下流側に回転して前記流路を開く。

【0012】

第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記第２扉の重心は、前記第２回転軸よりも前記第１扉側に位置する。

【0013】

第３の観点は、第１又は２の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記第２扉は、前記第２回転軸よりも前記第１扉側に吸気穴を有する。

【0014】

第４の観点は、第３の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記吸気穴は、防塵フィルタで覆われている。

【0015】

第５の観点は、第１乃至第４の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
前記屋外配電盤は、前記第２扉よりも下流に負圧を生じさせるファンを有する。

【0016】

第６の観点は、第１乃至第５の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
前記第２扉が回転可能な角度は、水平位置から９０度未満までである。

【0017】

第７の観点は、第１乃至第６の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
前記第１扉は、鉛直位置から下流方向にのみ回転可能である。

【発明の効果】

【0018】

本開示に係る風圧式シャッターは、配電盤の非運転時において吸気側の外扉（第１扉）が内扉（第２扉）でロックされるため、外風が強い場合であっても防水性および防塵性が高い。加えて、本風圧式シャッターは、単純な構造で実現され、コスト（製造コスト、メンテナンスコスト）および故障リスクが低い。本風圧式シャッターは、荒天時は運転しない屋外に設置される太陽光発電用電力変換装置の吸気部への適用に好適である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施の形態に係る屋外配電盤の構成例を説明するための図である。

【図2】実施の形態に係る外側ブレードと内側ブレードの側面図である。

【図3】実施の形態に係る内側ブレードの上面図である。

【図4】実施の形態に係る風圧式シャッターの動作を説明するための図である。

【図5】実施の形態に係る風圧式シャッターの動作を説明するための図である。

【図6】実施の形態に係る風圧式シャッターの動作を説明するための図である。

【図7】実施の形態に係る風圧式シャッターの動作を説明するための図である。

【図8】実施の形態に係る風圧式シャッターの動作を説明するための図である。

【図9】比較対象の風圧式シャッターについて説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して本開示の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0021】

実施の形態．
１．屋外配電盤
図１は、実施の形態に係る屋外配電盤の構成例について説明するための図である。屋外配電盤は、例えば屋外に設置される太陽光発電用電力変換装置である。

【0022】

屋外配電盤の筐体１は、上から順に屋根部１ａと機器収納部１ｂと床下部１ｃからなる。吸気口２は、雨や塵の侵入を抑制するために屋根部１ａのひさしに形成されている。機器収納部１ｂには、図示省略する熱源（例えば電力変換装置）と、当該熱源を冷却するための冷却ファン４が配置されている。冷却ファン４は、機器収納部１ｂと床下部１ｃとの間に設置され、機器収納部１ｂ内の気体を床下部１ｃへ排出する。床下部１ｃには、排気口３が形成されている。排気口３の上部には第３回転軸３０が水平に配置されている。排気ブレード３１は、第３回転軸３０に吊り下げられ、外側へのみ回転可能である。

【0023】

筐体１は、吸気口２から吸気された気体を排気口３から排気するための流路を有する。屋根部１ａの吸気口２から機器収納部１ｂまでの流路には、風圧式シャッターが配置されている。機器収納部１ｂから床下部１ｃまでの流路には、熱源、冷却ファン４、および熱源と冷却ファン４へ電力を供給する電源（図示省略）が配置されている。

【0024】

２．風圧式シャッターの構成
次に図１および図２を参照して、本実施の形態に係る風圧式シャッターの構成について説明する。図２は、風圧式シャッターを構成する基本部品について説明するための図である。屋根部１ａは、外側ブレード１１（第１扉）と内側ブレード１４（第２扉）の二重構成の風圧式シャッターを備える。

【0025】

（外側ブレード）
第１回転軸１０は、吸気口２の下流に、水平に配置されている。外側ブレード１１（第１扉）は、第１回転軸１０に回転可能に吊り下げられている。外側ブレード１１は、鉛直位置（静止位置）で流路を閉じ、鉛直位置から回転した状態で流路を開く。外側ブレード１１は、無風状態で流路を閉じるように調整されている。外側ブレード１１は、矩形の金属または合成樹脂の板である。第１回転防止具１２は、外側ブレード１１が鉛直位置から上流側へ回転することを抑止するように屋根部１ａに設けられる。第１回転防止具１２によれば、横風の舞い上がりにより外側ブレード１１が開くことを防止できる。

【0026】

（内側ブレード）
第２回転軸１３は、外側ブレード１１よりも下流に、水平に配置されている。第２回転軸１３は、鉛直状態の外側ブレード１１の下端と略同じ高さに設けられている。内側ブレード１４は、第２回転軸１３に回転可能に取り付けられている。内側ブレード１４の第２回転軸１３よりも下流側の部分を１４ａ、上流側の部分を１４ｂとする。内側ブレード１４の重心は、上流側部分１４ｂに位置する。内側ブレード１４の重心は、冷却ファン４の停止時に内側ブレード１４が水平位置で安定し、冷却ファン４の運転時に内側ブレード１４が回転するように調整されている。上流側部分１４ｂは、水平な状態において屋根部１ａの底面に支えられる。下流側部分１４ａの下方の屋根部１ａと機器収納部１ｂとの間は流路として開口している。

【0027】

内側ブレード１４（上流側部分１４ｂ）の上流側端部は、ストッパー１５を有する。内側ブレード１４は、水平位置で屋根部１ａと機器収納部１ｂとの間の流路を閉じる。また、内側ブレード１４は、水平位置でストッパー１５が外側ブレード１１の回転を抑止する。内側ブレード１４は、水平状態から下流側部分１４ａが下方向に回転した位置で流路を開く。内側ブレード１４は、矩形の金属または合成樹脂の板である。第２回転防止具１７は、内側ブレード１４が回転可能な角度が水平位置から９０度未満となるように設けられている。このように内側ブレード１４の回転可能角度を制限することで、冷却ファン４の停止時に自重により内側ブレード１４を水平位置に戻すことができる。

【0028】

図３は、内側ブレード１４を例示する上面図である。図３の（Ａ）は内側ブレード１４の一例を示す。上流側部分１４ｂを流路の一部として機能させるために、上流側部分１４ｂは吸気穴１６を有する。図３の（Ｂ）は内側ブレード１４の他の例を示す。図３の（Ａ）に比して吸気穴１６は大きく配置され、ストッパー１５は幅方向の両端部にのみ配置される。

【0029】

このような構成において、冷却ファン４が運転すると内側ブレード１４よりも下流に負圧が生じる。具体的には、屋根部１ａの流路の気圧に比して機器収納部１ｂの流路の気圧が所定値よりも低くなる。内側ブレード１４よりも下流に負圧が生じた場合に、内側ブレード１４が回転して流路を開くと共にストッパー１５が外側ブレード１１から外れ、内側ブレード１４が下流側に回転して流路を開く。

【0030】

３．風圧式シャッターの動作
次に、冷却ファン４の運転状態に応じた風圧式シャッターの動作について説明する。
図４は、冷却ファン４の運転を開始する前の風圧式シャッターの状態を示す図である。ファン停止時には、内側ブレード１４は水平位置で静止して流路を閉じている。外側ブレード１１は、鉛直位置において静止して流路を閉じている。このとき、外側ブレード１１の上流側への回転は第１回転防止具１２により抑止され、下流側への回転は内側ブレード１４の上流側端部であるストッパー１５により抑止される。そのため、強い外風によって外側ブレード１１が押されたとしても、外側ブレード１１は閉状態を維持できる。

【0031】

図５は、冷却ファン４が運転を開始した後の風圧式シャッターの動作を説明するための図である。冷却ファン４が運転を開始すると機器収納部１ｂの内部が負圧になり、圧力差によって内側ブレード１４が開方向に回転する。内側ブレード１４は、第２回転防止具１７に接触するまで回転する。このとき、内側ブレード１４の回転に伴って、ストッパー１５が外側ブレード１１から外れる。

【0032】

図６は、冷却ファン４が運転を開始した後の風圧式シャッターの動作を説明するための図である。外側ブレード１１を押さえていたストッパー１５が外れると、外側ブレード１１も圧力差で開方向に回転する。これにより、吸気口２から排気口３までの流路が開き、配電盤の内部に外気を取り込むことが可能になる。なお、上述した図３に示すように内側ブレード１４の上流側部分１４ｂは吸気穴１６を有するため、図６に示す状態において内側ブレード１４は通風を妨げない。

【0033】

図７および図８は、冷却ファンが運転状態から停止状態に変化した場合の風圧式シャッターの動作を説明するための図である。冷却ファン４が停止すると筐体１内の風の流れが止まる。風が止まることで内側ブレード１４および外側ブレード１１が自重で閉方向に回転する。内側ブレード１４のストッパー１５が外側ブレード１１を押すので、内側ブレード１４のみが閉まることはない。

【0034】

４．効果
以上説明したように、本実施の形態に係る二重構成の風圧式シャッターによれば、ファン停止時において吸気側の外側ブレード１１が内側ブレード１４のストッパー１５でロックされるため、外風が強い場合であっても塵埃・水分の浸入を抑制でき、防水性および防塵性が高い。加えて、本実施の形態に係る風圧式シャッターは、ファンの動作に連動する単純な構造で実現され、コスト（製造コスト、メンテナンスコスト）および故障リスクが低い。また、通常、暴風雨・暴風雪への対策を装置内部で処置するには内部の防水性を向上させることが必要であるが、本風圧式シャッターであれば吸気部の対策のみで対応できるため、費用対効果が大きい。

【0035】

本実施の形態に係る風圧式シャッターは、仕様外の環境条件となる場合に、配電盤（ファン）を停止することで、許容量を超える塵埃・水分浸入を防ぐことができる。太陽光発電用電力変換装置は晴天時に稼働し、悪天候時に停止することが多いため、本実施の形態に係る風圧式シャッターの適用対象として好ましい。

【0036】

５．変形例
ところで、上述した内側ブレード１４は、吸気穴１６を備えている。吸気穴１６は、防塵フィルタで覆われていることとしてもよい。防塵フィルタを有することで対環境性を高めることができる。

【0037】

以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの開示が限定されるものではない。また、上述した実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この開示に必ずしも必須のものではない。

【符号の説明】

【0038】

１ 筐体
１ａ 屋根部
１ｂ 機器収納部
１ｃ 床下部
２ 吸気口
３ 排気口
４ 冷却ファン
１０ 第１回転軸
１１ 外側ブレード
１２ 第１回転防止具
１３ 第２回転軸
１４ 内側ブレード
１４ａ 下流側部分
１４ｂ 上流側部分
１５ ストッパー
１６ 吸気穴
１７ 第２回転防止具
３０ 第３回転軸
３１ 排気ブレード
９０ 冷却ファン
９１ 吸気側ブレード
９２ 排気側ブレード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】