私は、○○社の板金加工現場で何年も働いてきました。 シンコーファブ, 、産業用電気盤の設計、レーザー切断、トラブルシューティングなどを行っています。クライアントから、明らかに小さすぎる筐体のレイアウトが送られてきた場合に何が起こるかを、私は身をもって経験してきました。その結果、配線が溶けたり、機器が破損したり、再設計に数千ドルもの無駄な費用がかかったりすることになります。私は、皆さんがそのような苦労を避けるお手伝いをしたいと思っています。.
このガイドでは、お金やスペースを無駄にすることなく、適切な電気エンクロージャーのサイズを選ぶ方法をご紹介します。.
誤解を招きやすいカタログ記載の寸法を読み解く秘訣、部屋のスペースを無駄に奪ってしまう隠れた特徴、そして実際の製造公差に基づいて最適なサイズを算出するための5つの簡単な手順について学びます。この記事を読み終える頃には、機器を涼しく安全に保ち、修理も容易になるよう、ケースのサイズを適切に決定する方法がわかるようになるでしょう。.
電気エンクロージャーのサイズ計算方法
適切な電気エンクロージャーのサイズを算出するには、サブパネルのレイアウト図に内部の構成部品を配置してください。配線の曲げ半径として6～8インチを加え、放熱のために20%～30%の空きスペースを確保し、ヒンジなどの内部金具によって有効スペースが減少することを考慮に入れてください。.
適切なサイズを選ぶことがなぜ重要なのか
筐体のサイズを適切に決定することで、時間を節約でき、高額な再設計を防ぐことができます。当社の工場では、鋼材や空きスペースのコストは安価です。一方、電子機器の過熱、メンテナンススペースの不足、あるいはサイズが小さすぎるパネルの代替品を当社に製作依頼することなどは、非常に高額な費用がかかります。.
だからこそ、電気エンクロージャーの設計は「内側から外側へ」進めるのがベストプラクティスなのです。.
もし見当違いで箱に詰め込みすぎてしまったら、実際にはどうなるのでしょうか？あっという間にひどい状態になってしまいます。お客様から失敗した梱包品が当店に返送されてきた際、通常次のような状況が見られます：
- VFDは過熱によりトリップする： 電子機器は熱を発生させます。空気が流れるための隙間がないと、その熱がこもってしまいます。その結果、ドライブが過熱してシャットダウンしてしまいます。.
- ドアのシールが破損している： 太いワイヤーは場所を取ります。膨らんだワイヤーが閉じたドアに強く押し付けられると、ドア枠に注入したポリウレタン製のウェザーシールが歪んでしまいます。そうなると、水やほこりが容易に侵入できるようになってしまいます。.
- 火災の危険： 狭いスペースにケーブルを詰め込みすぎると、高温の部品や鋭利な内部ブラケットにケーブルが押し付けられてしまいます。. OSHAの電気的危険に関する指針 「配線の不具合、老朽化した配線、およびコード、プラグ、コンセント、スイッチの問題は、いずれも電気火災の原因となり得ると警告しています。これは深刻な安全上のリスクです。」
1サイズ大きいケースを購入することは、最も安上がりな保険策と言えます。.
電気エンクロージャーの寸法の読み方
エンクロージャーのカタログを見ると、大きく太字で書かれた数字に惑わされてしまうことがあります。メーカーは外形寸法を記載していますが、あなたにとって重要なのは外形ではありません。重要なのは、内部の有効スペースだけなのです。.
内部寸法と外部寸法の比較
カタログに「箱のサイズは12×12インチ」と記載されていても、それはあくまで外側の寸法に過ぎません。実際に使えるスペースが12×12インチあるわけではありません。.
製造業者として、その理由はわかっています。曲げ加工や溶接工程により、内部の空間は必然的に狭くなってしまうからです。.
標準的な24×20×10のNEMA 4Xボックスを例に考えてみましょう。外見上は広々としていますが、内部では高さ・幅がそれぞれ約2インチ、奥行きが1.5インチずつ狭くなっています。.
なぜでしょうか？それは、CNCプレスブレーキでドアの折り返し部を加工し、頑丈な溶接ヒンジを取り付け、防水シールを装着すると、それらの部品がスペースを占有してしまうからです。深さ10インチの箱が、あっという間に8.5インチしかなくなってしまうのです。もし機器に正確に10インチのクリアランスが必要な場合、そのドアは閉まらなくなってしまいます。.
背面パネルもお忘れなく
これは、お客様にご注文前に必ず確認するようお伝えしている、最も重要な測定項目のひとつです。.
回路ブレーカーやPLCは、筐体の外壁に直接ねじ止めしてはいけません。これらを、筐体内部にある亜鉛メッキされた金属製の背面パネル（またはサブパネル）に取り付けます。.
お客様のために切り出したこの背面パネルは、通常、筐体本体よりも小さくなっています。.
- 24×20インチの箱には、24×20インチの背面パネルは付いていません。.
- 取り付け用スタッドや端部のクリアランスを確保するため、パネルのサイズは通常、22×18インチに近いものになります。.
部品の配置により24×20インチの取り付けスペースが必要な場合、部品がパネルの端からはみ出してしまいます。計算の際は、外箱のサイズではなく、背面パネルのサイズを基準にしてください。.
どのような要因が内部の収納スペースを狭めるのでしょうか？
部品を一つも取り付ける前から、いくつかの物理的な要因が作業スペースを圧迫してしまいます。.
耐候性（NEMAおよびIP保護等級）
ボックスを屋外に設置する場合は、水を防ぐために、NEMAまたはIP規格の高い保護等級が必要となります。これは、 NEMAエンクロージャータイプの定義.
高評価のエンクロージャーには、厚くて重いゴム製のガスケットが使用されています。これらの防水シールは、ドア枠の奥深くまで食い込みます。ドアを閉めると、その厚いガスケットが、本来なら余裕があると思っていた部分にぴったりと押し込まれます。.
箱の材質：板金 vs. プラスチック
使用する素材によって、内部容積は変わります。当社は板金加工を専門としているため、こうした違いを頻繁に目にします。金属は驚くほど強度が高い素材です。炭素鋼やステンレス鋼製の筐体であれば、壁厚を非常に薄く（14ゲージ程度）しても十分な耐久性を保ち、内部スペースを最大限に確保することができます。.
プラスチックの場合は事情が異なります。工業用として十分な強度を持つポリカーボネートやガラス繊維製の箱を作るには、メーカーは壁をかなり厚くしなければならず、その結果、同じ外形寸法の金属製の箱に比べ、内部のスペースが著しく狭くなってしまいます。.
素材の選択が筐体にどのような影響を与えるか、簡単に比較してみましょう：
| 特徴 | シートメタル・エンクロージャー | プラスチック製筐体 |
|---|---|---|
| 壁厚 | 非常に細い（例：14ゲージ） | 厚みがある（構造的完全性を維持するため） |
| 内部有効面積 | 最大化 | 著しく減少した |
| 耐久性 | 高い耐衝撃性 | 強度はあるが、壁を厚くする必要がある |
蝶番、錠前、ネジ
ハードウェアは、最もスペースを食う存在です。箱の中が広々としているように思えるかもしれませんが、仕様書をよく確認してみてください。.
すぐに、さまざまな障害に直面することになるでしょう：
- 折り曲げられた金属の縁（ドアのリターン部分）が内側に突き出ている。.
- 角を占める、分厚い溶接ヒンジ。.
- ケーブル経路に干渉する内部ロック機構。.
- 後壁に溶接された金属製の取り付けスタッド。.
これらの部品はすべて、背の高いリレーを遮ったり、太いワイヤーを挟み込んだりする可能性があります。技術図面を確認するか（あるいは製造業者に問い合わせるか）、これらの金具がどこに配置されているかを確認することを強くお勧めします。.
最適な箱のサイズを計算する5つのステップ
電気エンクロージャーのサイズを正確に算出するには、以下の5つの手順に従ってください：
ステップ1：パーツの配置を決める
まずは白紙の状態から始めましょう。紙を用意するか、デジタルCADツールを使用してください。.
主要な構成部品を図面に描き出してください。ブレーカー、PLC、リレー、電源装置などを含めてください。各部品の幅、高さ、奥行きを測定してください。それらを、実際の取り付け位置にできるだけ近い位置にレイアウト上に配置してください。.
ステップ2：配線のためのスペースを確保する＆配線の曲げ半径に関するルール
配線は、多くの人が想像するよりも多くのスペースを占めます。一般的に、太い電源ケーブルをまっすぐに敷設することはできません。.
太い電線は、90度の鋭角な曲がり角を曲げるのが困難です。無理に曲げようとすると、絶縁体がひび割れたり、接続が不良になったりする恐れがあります。太い電線には、緩やかで広いカーブが必要です。これは、しばしば「曲げ半径」や「曲げスペース」と呼ばれます。次のように認識されているように、 NFPA 70（全米電気工事規定）, 、ケーブルの配線および導体の曲げ加工は、損傷を防ぎ、規格に準拠した設置クリアランスを確保できるよう適切に行う必要があります。.
このため、接続するケーブルの太さによって、エンクロージャーの奥行きと高さが決まります。.
- たとえば、太い 4/0 AWG の電源ケーブルをボックス底面の標準的なノックアウト穴から引き込む場合、通常は少なくとも 6～8インチの、何もない空きスペース ただ、その曲がり具合のためだけに。.
- 部品を底面に近づきすぎて取り付けてしまうと、それらのケーブルが収まらなくなります。.
ステップ3：ギアに「息づく」スペースを確保する
電子機器は熱を発生させます。熱は電子機器の性能を低下させます。空気が循環できるように、箱の20%から30%のスペースを空けておく必要があります。.
クライアントのプロジェクトから、実際の事例を一つご紹介しましょう。ある工場で、5HPの可変周波数ドライブ（VFD）が、16×16インチの狭いボックス内で過熱を繰り返してトリップしてしまうという問題が発生していました。そこで、私たちは、部品配置を全く同じままに保ちつつ、20×16インチの新しい筐体を製作しました。.
そのほんの少しの余裕によって、内部温度が15°F下がりました。それにより、トリップはすぐに止まりました。.
ステップ4：マウントの種類とドアの開閉スペースを考慮する
この箱はどこへ運ぶのですか？ 壁に取り付ける小さな箱と、床に置く重いキャビネットでは、取り扱いルールが異なります。.
しかし、ここで陥りやすい大きな落とし穴は、ドアの開閉スペースを無視してしまうことです。多くの人は、壁にぴったり合うように箱のサイズを決めてしまうものの、その前の通路のことを忘れてしまいがちです。.
幅36インチの重い金属製ドアが付いたキャビネットを購入する場合、そのドアを快適に開けるには、36インチの空きスペースが必要です。通路が狭いと、そのドアが壁や機械にぶつかってしまいます。これを簡単に解決する方法としては、両開きドア付きの囲いを作ることをよくお勧めしています。そうすれば、各ドアの開き幅は18インチで済みます。.
ステップ5：保守のためのアクセスと将来の拡張を見込む
計算はほぼ完了しました。次は、実際のメンテナンス時のアクセス性を考慮する必要があります。2年後に部品が破損したと想像してみてください。技術者がその部品を交換するために、手とドライバーを余裕を持って中に入れることができるでしょうか？もし鋼鉄の壁や配線に指関節をこすってしまうようなら、そのボックスは小さすぎます。.
最後に、将来のアップグレードを見据えて計画を立てましょう。背面パネルの少なくとも20%分のスペースは空けておくことをお勧めします。将来的に、リレーや端子台、ブレーカーを追加する必要が出てくる可能性が高いからです。今、大きめのボックスを購入しておくのは驚くほど安上がりです。一方、来年になって手狭になったパネルを撤去して交換するのは、非常に高額な費用がかかります。.
よく見かける一般的な標準サイズ
ここでは、一般的なNEMA規格のエンクロージャーのサイズ（高さ×幅×奥行き：インチ）と、その代表的な用途をまとめた簡易ガイドをご紹介します：
| 標準サイズ（高さ×幅×奥行き） | 代表的なアプリケーション |
|---|---|
| 16 × 16 × 8 | 小型のジャンクションボックスや、単体のVFD設置に最適です。. |
| 20 × 16 × 8 | 配線量が少ないコンパクトな制御盤に適しています。. |
| 24 × 20 × 10 | 標準的なPLCや中規模の制御盤において、業界で広く活用されている主力製品です。. |
| 30 × 24 × 12 | 背の高いコンポーネントを収納するのに十分な奥行きを備えた、堅実な中型モデルです。. |
| 36 × 30 × 12 | 大規模な産業用オートメーションシステムや、太いケーブルの配線によく見られる。. |
標準サイズ間の切り替え
これはよくある問題です。計算上、およそ22インチのスペースが必要だとわかります。しかし、カタログで販売されているのは20インチの箱か24インチの箱だけです。どうすればよいでしょうか？
サイズを小さくするのは、通常、発熱する主要部品がなく、柔軟性の高い配線を使用しており、将来的な拡張計画がない場合にのみ安全です。それ以外の場合は、24インチまでのサイズを選択してください。わずかなコスト削減のために火災の危険を冒す価値は、到底ありません。.
特注サイズの場合、いつ料金を支払うべきですか？
標準サイズではどうしても合わない場合もあります。壁のスペースが変に狭かったり、ケーブルの束が分厚すぎて標準サイズのボックスには収まらないといった場合もあるでしょう。.
無理に収めようとはしないでください。そろそろ特注の筐体を注文する時期かもしれません。.
従来の販売代理店から購入する場合、特注サイズの筐体を注文すると、30%～50%の追加費用がかかり、納期が3～4週間延びる可能性があります。.
しかし、ShincoFabのような板金加工工場と直接取引する場合、事情は異なります。当社ではレーザーカッターやプレスブレーキを自社工場で稼働させているため、寸法を2インチ調整する程度であれば、サプライチェーンを大規模に見直す必要はありません。 特定のスペース上の制約がある場合、メーカーに直接オーダーメイドの箱を製作してもらう方が、想像以上に迅速かつ費用対効果が高いことがよくあります。.
結論
適切な筐体のサイズ選びは、当てずっぽうで行う必要はありません。背面パネルから設計を始め、配線や放熱、将来のアップグレードのための余裕を確保しておけば、後々のトラブルを大幅に防ぐことができます。.
計算の結果、標準サイズでは対応できないことがわかった場合や、オーダーメイドの仕様についてアドバイスが必要な場合は、ぜひ弊社にご相談ください。ShincoFabでは、板金加工工場にて、鋼材の素材から完成品に至るまで、毎日オーダーメイドの電気エンクロージャーを製造しています。.
弊社では、お客様のレイアウトを、製造現場で実際に機能するケースへと効率的に仕上げるノウハウを持っています。寸法をお知らせいただければ、初回からお客様の機器を適切に保護できるようお手伝いいたします。.
