熱対策機器特集 ラックシステム・制御盤に不可欠な存在 温度上昇によるトラブル防止温暖化対策・省エネにも貢献

熱対策機器は、制御盤やラックシステムに収納の電子機器、制御装置の長寿命化を図るばかりでなく、温暖化防止にも有効としてクローズアップされている。キャビネット、ラックは、工場、事務所などの設備に必要なものとして普及している。近年はデータセンターや工場内で、サーバ機器の高集積化、CPUの高性能化による発熱量の増加により空調設備で消費される電力量が急増しており、温暖化やエネルギー問題を助長することが懸念されている。また、制御盤など盤に収納される機器の小型高機能化に伴い、小型キャビネットや樹脂ボックスでも内部の高温化が問題になっている。盤内やラックシステム内の温度上昇は、電子機器・装置の寿命を短くするばかりでなく誤動作を引き起こす原因になっており、温度上昇によるトラブルを未然に防ぐ熱交換器、ファン、クーラー、ルーバーなどの熱対策機器が求められている。
熱対策機器の主要な用途であるキャビネット、ラックは、電気・電子・制御機器の収納を目的とし屋内や屋外において、外部の環境から内部機器を保護するとともに内部機器への直接接触を防止する役割を担っており、工場や事務所などの設備に必要なものである。また、電子部品、制御機器が高密度で実装されている制御盤も生産インフラになくてはならない存在である。

キャビネット、ラック、制御盤などに収納、または内蔵の電子部品、制御機器の寿命は温度に左右されがちである。

例えば、アルミ電解コンデンサーは高温下では寿命の劣化が著しい。40℃の環境で4万時間の寿命が、60℃になると1万時間に短縮。また、半導体も40℃での故障率を1とすると、60℃の高温下では故障率が一気に10倍以上になることがアレニウスの法則で明らかにされている。まさに、熱は電子部品、制御機器にとって天敵である。熱対策機器の市場は、キャビネット、ラック、制御盤市場動向に負うところが大きい。

リーマンショック以後、2000億円前後と言われていた標準キャビネット、ボックス、ラックの市場規模はやや縮小傾向にあるものの、映像などの重いデータを扱うIT関連業界などでは熱対策機器を備えた製品が着実に伸びている。

この熱対策機器としては、様々なタイプのものがあるが、冷媒を使わずに低コスト・省エネ・省メンテナンスを実現した水冷式のものが近年は注目を集めている。

コンプレッサークーラーは、高温の工場環境では使用に限界があるが、水冷式の場合、周囲温度に関係なく安定した冷却が行える。キャビネット内の空気を冷却ファンでラジエーターに送風し、低温空気としてキャビネット内に戻す仕組みで、キャビネット内の熱がラジエーターによって冷却水に伝達され、水と共に外部に移動する。

もともと冷却水を使っている工場だと、水をそのまま使用でき、地下水なども利用できるので省エネ・コストダウンにつながる。地下水を利用する場合、腐食を防ぐため、オールステンレス製のものもあり、長期間にわたって使用できる。

また、クーラーは、制御機器の小型高密度化に対応して、より小型高効率のものが増えている。クーラー自体は専用メーカーの製品のシェアが高いが、キャビネット・ラックメーカーもFA機器などに特化した小型でCOP(成績係数、冷却能力/消費電力)が高い製品を発売している。

熱対策機器は、通信用基地局向けにも採用が進んでいる。河川、道路などを監視したり、犯罪を防止したりするため、屋外ではカメラなどの防犯・監視システムが各所に設置され、携帯電話の普及につれて携帯電話の小規模基地局の数も増えているが、こうしたシステムに対応する屋外用通信キャビネットに対し熱対策機器搭載が主流になっている。通信設備の機器は熱に弱く、50~55度Cぐらいの高温になると使用できなくなる。そこで、遮光板、換気扇、熱交換器、電子クーラーなどを備えたキャビネットが用意されている。

容量の大きな電子クーラー付きのタイプは、コストもかかるが冷却能力が高く需要が伸びている。また、クーラーは暖房能力もあるため、そのまま寒冷地でも使用できる。屋外用なので防塵・防水・耐風性能なども高い。

今後は屋外の大型スクリーン・広告塔などの映像システム、太陽光発電システムなどの制御機器収納キャビネットの需要も見込まれている。また、IT関連企業などの超大型のデータセンターでは、熱対策がより重要になってくるため、センター全体の空調を効率的に行う大規模な熱対策システムが考案されている。

ラック列間の冷却用通路をドアや天井パネルで密閉して床下空調の冷気とIT機器からの排熱を物理的に分離し、床下空調の冷気の損失を低減すると共に、ラック内への排熱の回り込みを防止することにより、効率的な空調環境を実現するシステムが開発され、既に引き合いが来ている。さらにラックの下から空気を取り込み、床下空調の冷風をラックの前面、上部などに送風し、熱溜まりを解消するシステムもある。

今後の課題としては、顧客のニーズに応えて、熱対策をより効率化すると共に、温度上昇試験、荷重試験、防塵試験などの性能評価試験を行い、さらに信頼性を高める必要がある。

また、顧客の海外進出に合わせて、海外規格の認証取得などグローバル化も欠かせない。特に中国では、現地メーカー、ヨーロッパメーカーが強いが、省エネ・塗装・品質などを重視しているため、高性能の日本製品が採用される余地がある。

熱対策機器を取り入れたキャビネット、ラックは、顧客のニーズに合うように、様々なタイプが用意されており、今後も小型・高効率化を主要テーマに進化発展していくであろう。熱対策機器はキャビネット、ラック、制御盤にとって、もはや必要不可欠な製品である。

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