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制御盤を構成する半導体や電子部品は、温度が10℃上昇すると寿命が半分になると言われています（10℃2倍則の法則）。このため熱の影響を受けないよう、しっかり対策することが大切です。ここでは、制御盤・分電盤の熱対策としておすすめの、放射冷却素材をご紹介します。
制御盤が熱くなる原因はさまざまです。まず、制御盤自体が熱を持ってしまう場合。制御機器の性能が向上する一方で、機器はどんどん小型化しています。これにより放熱が追いつけず、制御機器自ら発熱してしまう場合があるのです。限られたスペースにいくつも制御盤・分電盤を設置することも、発熱リスクを高めます。風通しが悪くなって放熱できず、制御盤・分電盤内での発熱量が増えてしまいます。
もう一つの原因が、外気温や日射です。制御盤は本来、直射日光が当たらない、温度が上がりにくい場所に設置することになっています。しかし、陰になっていた建物が取り壊されたり、工場内のレイアウトが変更されたりすることで直射日光や熱源に晒される場合があります。
制御盤・分電盤内の温度が高くなると高温アラートが発生して装置が停止する、故障してしまう、盤内の電子機器の寿命が縮まってしまう、などの不具合が発生します。このため、設置場所に配慮するとともに、熱対策をしっかり行わなくてはなりません。主な対策は、以下の5つです。
冷却ファンを設置することで、制御盤内部の熱を外へ放出することが可能です。パソコンに使用されているので、ご存じの方も多いでしょう。ただし、冷却ファンは外気を吸い込むため、外気温が高い場合は冷却効果が期待できません。また、外気に塵やオイルミストなどが混ざっている場合は故障に繋がってしまいます。
熱交換器も、制御盤内部の熱を外へ放出することが可能です。放熱効果だけでなく防塵効果もある点が特徴。ただし、外気温との温度差を利用して冷却するため、外気温が高い場合は冷却効果が期待できません。
制御盤の筐体内を冷却するための専用クーラーです。常にクーラーを稼働させるためランニングコストがかかりますが、冷媒を冷却するため、外気温に関わらずしっかりと温度を下げることが可能です。
遮熱材とは、日射の一部を反射し、室内の温度上昇を防ぐ素材のことです。屋外に設置する制御盤・分電盤に取り付けることで、高い効果を期待することが可能です。
放射冷却素材は、物質が外に熱を出して冷える「放射冷却現象」を再現した素材です。太陽光から入る熱より放射する熱を大きくすることで、高い遮熱効果を実現しています。放射冷却素材には、シートや塗料、テントなどさまざまな種類がありますが、シートタイプなら制御盤・分電盤にも容易に施工することが可能です。
屋外の制御盤・分電盤では、盤内機器が発生する熱に加えて、直射日光によって筐体が熱を持つことも盤内温度を上げる要因になります。盤内側に施工する遮熱シートは、日射で熱くなった筐体から盤内へ伝わる放射熱を抑える方法です。一方、放射冷却素材や遮熱塗料は、筐体の外側で日射による温度上昇を抑えます。ただし、いずれも盤内機器が発生する熱を直接冷却する方法ではないため、内部発熱が大きい場合は冷却ファンや熱交換器、盤専用クーラーなども含めて検討する必要があります。
| 比較項目 | 放射冷却素材 | 遮熱シート （盤内側施工） |
遮熱塗料 |
|---|---|---|---|
| 主な施工位置 | 日射を受ける筐体の天面・側面の外側 | 日射を受ける筐体の天面・側面の内側 | 日射を受ける筐体の天面・側面の外側 |
| 日射熱への作用 | 筐体表面で日射の吸収を抑えながら、 熱を赤外線として外へ放射する |
日射で熱くなった筐体から、 盤内側へ伝わる放射熱を抑える |
筐体表面で日射を反射し、 吸収する熱を減らす |
| 筐体自体の温度上昇 | 外側で日射の吸収を抑え、 放熱することで温度上昇を抑える |
日射を直接防ぐ方法ではないため、 筐体外板の温度上昇は直接抑えない |
外側で日射の吸収を抑えることで 温度上昇を抑える |
| 盤内機器の発熱への作用 | 内部機器が発生する熱を 直接冷却する方法ではない |
内部機器が発生する熱を 直接冷却する方法ではない |
内部機器が発生する熱を 直接冷却する方法ではない |
| 施工時の主な確認点 | 筐体の材質、固定・貼付方法、 端部処理、扉や点検部への干渉を確認する |
盤内機器との干渉や離隔、通気、点検性に加え、 盤内の放熱を妨げないか確認する |
筐体の材質や既存塗膜、下地処理、 塗料の適合性を確認する |
| 通気口・点検部への配慮 | 通気口やファン、扉、ハンドルなど 盤の機能を妨げないように施工する |
通気口やファン、盤内機器、 点検箇所をふさがないように施工する |
通気口や可動部、銘板などを 避けて施工する |
| 他の熱対策との関係 | 盤内発熱が大きい場合は、 ファン・熱交換器・盤専用クーラーなど との併用を検討する |
盤内発熱が大きい場合は、 ファン・熱交換器・盤専用クーラーなど との併用を検討する |
盤内発熱が大きい場合は、 ファン・熱交換器・盤専用クーラーなど との併用を検討する |
| メンテナンス | 表面の汚れ・剥がれ・破損、 固定状態などを確認する |
汚れ・剥がれ・破損に加え、 盤内機器の点検を妨げていないか確認する |
汚れや塗膜の劣化を確認し、 状態に応じて再塗装を検討する |
| 向いているケース | 筐体の外側で日射による温度上昇を抑えながら、 放熱も行いたい場合 |
筐体外側を変更しにくく、 日射で熱くなった筐体から盤内への 放射熱を抑えたい場合 |
筐体の塗装や補修とあわせて 日射対策を行いたい場合 |
SPACECOOLでは、屋外に設置される分電盤を想定した基礎実証試験を実施しています。試験では、インバータを模擬した200Wの熱源を内部に設置した分電盤に、放射冷却素材「SPACECOOLフィルム」を天面・全側面へ施工し、一般塗料や遮光板を使用した場合と温度を比較しました。
その結果、発熱体がある条件では、一般塗料と比較して分電盤内部の温度が約10℃、遮光板と比較して約8℃低下することを確認。発熱体がない条件でも、一般塗料との比較で約10℃、遮光板との比較で約5℃の温度低下が確認されています。日射による熱の影響を受けやすい屋外の分電盤では、放射冷却素材を盤表面に施工することが、内部の温度上昇を抑える方法の一つとして考えられます。
北海道ガスでは、約350カ所の屋外用遠隔監視制御盤に放射冷却素材SPACECOOLを導入。施工済みの制御盤と未施工・断熱塗料施工制御盤を比較したところ、盤内温度に最大 14℃の差が生まれることを確認しました。導入により、猛暑下でもガスを安全・安定して供給できるよう体制を整えています。
暑さ対策にはさまざまな方法がありますが、工場・倉庫でまず行いたいのが遮熱対策です。遮熱とは、外の熱が室内に入るのを防ぐことです。
夏場の強い太陽光によって屋根や外壁は非常に暑くなりますが、遮熱対策をすることで、その熱が室内に伝わらないようにすることができます。工場・倉庫では、特に熱を持ちやすい「屋根」「窓」「機械」に遮熱対策をするのがおすすめ。以下で詳しく見ていきましょう。
