JP6026059B1

JP6026059B1 - 電子機器

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Publication number: JP6026059B1
Application number: JP2016535066A
Authority: JP
Inventors: 直樹天野; 竜海曽山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2035-05-21
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Abstract

電子機器は、各構成面が導体で構成された密閉可能な筐体(２)と、動作中の発熱量が相対的に大きいコイル(２１)と、動作中の発熱量がコイル(２１)よりも相対的に小さくコイル(２１)よりも耐熱温度の低い電解コンデンサ(２３)と、を含み、筐体(２)の内部に収納された複数の発熱部品と、筐体(２)の内部に収納された内気ファン(３１)と、を備える。電解コンデンサ(２３)は、コイル(２１)よりも上部に収納される。内気ファン(３１)は、コイル(２１)と電解コンデンサ(２３)との間において、筐体(２)において対向する２つの側面のうち一方の右側面(２ｅ)側から他方の側面(２ｆ)側に向かって風を送ることにより、コイル(２１)で発熱した熱を含む電解コンデンサ(２３)とコイル(２１)との間の空気を他方の左側面(２ｆ)に吹き付ける。

Description

本発明は、密閉筐体内に発熱部品を有する電子機器に関する。

従来、電子機器においては、筐体内に収納された機器の正常動作および信頼性確保のため、発熱部品については、部品の温度を各発熱部品の許容温度以下に保持する必要がある。また、電子機器の種類によっては、電気的な回路接続の都合上、相対的に動作中の発熱量が大きく且つ耐熱温度の高い高発熱部品が密閉筐体内の下部に配置され、相対的に動作中の発熱量が高発熱部品よりも小さく且つ高発熱部品よりも耐熱温度の低い低耐熱性部品が、密閉筐体内の上部に配置される場合がある。

このような構成の電子機器として、特許文献１には、筐体内において、低耐熱性部品である電解コンデンサが上部に配置され、発熱部品である固体高分子型燃料電池が下部に配置された電子機器が示されている。そして、特許文献１では、このような構成において発熱部品の放熱から低耐熱性部品を保護するために、送風機の側面側に配置されたファンの回転により、固体高分子型燃料電池に向かう空気の流れが形成され、固体高分子型燃料電池から空気に熱が伝達されることが示されている。熱が伝達された空気は、筐体の空気出口から外部に排出され、一方、外部から筐体の空気入口を通じて、室温である空気が新たに筐体内に取り込まれる。

特開２００５−７９２４２号公報

しかしながら、電子機器においては、防水防塵のために密閉筐体構造が採用される場合がある。特許文献１においては、筐体が密閉されていないため、温度の高い筐体内の空気を外部に排出し、室温である空気を外部から新たに筐体内に取り込むことができる。しかし、密閉筐体構造を有する電子機器では、外部との空気の交換ができないため、筐体の内部から筐体の外部への排熱効果が低下して筐体の内部温度が上昇し、筐体内に収納された部品の温度も上昇する。そして、密閉筐体の内部の熱は、上部に集まる。このため、密閉筐体の内部における上部に集まった熱の影響により、低耐熱性部品の温度制約条件を満足できず、寿命等の性能に多大なる影響を与え、使用制限が必要になる。

そこで、低耐熱性部品に直接ファンの風を当てて直接部品を冷却する方法、またはファンで筐体内の内部の空気を循環させて均一化する方法が考えられる。しかし、筐体内部で空気が循環することにより筐体内部の空気温度を均一化できるが、高温化した空気による低耐熱性部品に対する対流冷却効果は小さい。また、冷却効果を得ることができても冷却対象部品の温度は筐体内部空気の平均温度以下にはならない。そして、低耐熱性部品に直接ファンの風を当てても低耐熱性部品の温度は筐体内部空気の平均温度以下にはならない。したがって、許容温度が低い低耐熱性部品においては許容温度以下に保持することができない場合がある、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、密閉筐体構造を有し、内部に収納された部品の温度上昇を抑制することが可能な電子機器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、各構成面が導体で構成された密閉可能な筐体と、動作中の発熱量が相対的に大きい高発熱部品と、動作中の発熱量が高発熱部品よりも相対的に小さく高発熱部品よりも耐熱温度の低い低耐熱性部品と、を含み、筐体の内部に収納された複数の発熱部品と、筐体の内部に収納された送風機と、を備え、低耐熱性部品が、高発熱部品よりも上部に収納され、送風機が、高発熱部品と低耐熱性部品との間において、筐体において対向する２つの側面のうち一方の側面側から他方の側面側に向かって、高発熱部品に当たらない状態で風を送ることにより、高発熱部品で発熱した熱を含む低耐熱性部品と高発熱部品との間の空気を風により他方の側面に吹き付けること、を特徴とする。

本発明にかかる電子機器は、密閉筐体構造を有し、内部に収納された部品の温度上昇を抑制することが可能である、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置を示す模式図本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置の側面図本発明の実施の形態１にかかる電力変換回路の構成を示す回路構成図本発明の実施の形態１において左側面の表面で横方向に跳ね返った高温の空気の流れを示す模式図本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置における電解コンデンサの温度の変化を模式的に示す特性図本発明の実施の形態１にかかる誘導板が左側面に配置された状態を示す断面図本発明の実施の形態１にかかる誘導板が左側面に配置された状態を示す断面図本発明の実施の形態２にかかる電力変換装置を示す模式図本発明の実施の形態３にかかる電力変換装置を示す模式図

以下に、本発明の実施の形態にかかる電子機器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置１を示す模式図である。図１では、電力変換装置１を構成する電子部品が収納される筐体２の正面図を示しており、筐体２の正面部分を透視した場合に見える主要な部品の概観を示している。図２は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置１の側面図であり、筐体２を構成する側面部分を透視した場合に見える主要な部品の概観を示している。

電力変換装置１は、電力変換装置１を構成する電子部品およびその他の部品を収納する筐体２を備える。筐体２は、分割された複数の筐体部品が接続されて構成される。筐体２は、板状形状を呈して前面側に配置される前面部２ａと、内部空間を有する立方体形状を呈して背面側に配置される背面部２ｃと、前面部２ａと背面部２ｃとの間に配置されて四角筒状を呈する本体部２ｂと、により構成される。筐体２の各構成面である前面部２ａ、本体部２ｂおよび背面部２ｃは、剛性が強く、風雨等の外部環境に耐候性を有する金属材料または樹脂材料で構成されている。その中でも、筐体２の内部の熱の筐体２の外部への排熱の観点から、熱伝導率が高い導体である金属材料が好ましい。筐体２の高さは、たとえば５００ｍｍ程度とされるが、これに限定されず、より小さな筐体２、或いは、より大きな筐体２を適用してもよい。

前面部２ａと本体部２ｂとの周縁部である互いの当接面には、図示しないシール溝が形成され、このシール溝に図示しないシール部品を嵌め込んだ状態で、前面部２ａと本体部２ｂとの周縁部がネジ部品により固定される。これにより、前面部２ａと本体部２ｂとが固定されるとともに、前面部２ａと本体部２ｂとの間がシール部品によりシールされている。同様の構造により、本体部２ｂと背面部２ｃとが固定されるとともに、本体部２ｂと背面部２ｃとの間がシール部品によりシールされている。これにより、前面部２ａと本体部２ｂと背面部２ｃとに囲まれ、密閉された収納部３が構成されている。一方、背面部２ｃの内部空間は、収納部３内の熱を空気と熱交換する放熱部４とされている。放熱部４は、放熱部４内の空気を外部に排出するために密閉されていない。なお、図１においては、筐体部品間の接続構造は省略している。

また、ここでは詳細な説明を省略するが、本体部２ｂには作業用の扉が設けられている。この扉の周縁部および本体部２ｂにおける扉の取り付け部の周縁部にもシール溝が設けられ、シール部品を嵌め込んだ状態で周縁部をネジ部品により固定することで、収納部３を密閉している。

また、ここでは、３つに分割された筐体部品である前面部２ａと本体部２ｂと背面部２ｃとにより筐体２が構成されているが、筐体２を構成する筐体部品の数はこれに限定されない。ただし、密閉された収納部３を構成する筐体部品間の固定部には、上述したようにシール溝が設けられてシール部品を嵌め込んだ状態で筐体部品同士が固定される。

電力変換装置１は、交流電源から供給される三相交流電圧を変換して外部の負荷が必要とする電圧を生成する電力変換回路１１と、収納部３内の空気を循環させる送風機である内気ファン３１と、を収納部３内に備える。また、電力変換装置１は、収納部３と放熱部４とを分ける背面部２ｃ側の一壁面２ｄにおける収納部３の外部側の一外面に当接する放熱用のヒートシンクである外部側熱交換部３３と、放熱部４内の空気を外部に排出する送風機である外気ファン３２と、を放熱部４内に備える。

なお、電力変換装置１は、電子回路基板に搭載された中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）を有するマイクロコンピュータにより構成されて電力変換装置１における各構成部の動作を制御する制御部、電力変換装置１における各種情報を表示する表示装置、各構成部間の接続配線、外部機器との接続用のコネクタおよびケーブル、操作盤等の他の構成部材も備えるが、ここでは説明および図示を省略している。

図３は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換回路１１の構成を示す回路構成図である。電力変換回路１１は、交流電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路１２と、整流回路１２によって変換された直流電圧を平滑する平滑回路１３と、平滑後の直流電圧をスイッチング制御により三相交流電圧に変換して負荷へ供給するスイッチング回路１４とを備えている。また、整流回路１２と平滑回路１３との間には、コイル２１を用いたＤＣリアクトル１５を備える。

整流回路１２は、電力用半導体素子である整流用のダイオードを含む。スイッチング回路１４は、直流電力をスイッチングして交流電力に変換するスイッチング半導体素子等の電力用半導体素子を含む。そして、これらの電力用半導体素子は、パッケージに納められたパワーモジュール２２として構成される。平滑回路１３は、電解コンデンサ２３を用いて構成される。

制御部に用いられる電子回路基板、通電用の導体、コイル２１などの発熱部品は、相対的に動作中の発熱量が大きく高温になるとともに、高耐熱性を有する高発熱部品である。一方、収納部３内に収納された部品のうち、電解コンデンサ２３およびＩＣ（Integrated
Circuit）などの発熱部品は、相対的に動作中の発熱量が高発熱部品よりも小さく且つ高発熱部品よりも耐熱温度の低い低耐熱性部品である。

平滑回路１３を構成する電解コンデンサ２３は、収納部３内において、収納部３と放熱部４とを分ける一壁面２ｄにおける上半分側の領域に取り付け板２０を介して取り付けられている。ＤＣリアクトル１５を構成するコイル２１は、収納部３内において、収納部３と放熱部４とを分ける一壁面２ｄにおける下半分側の領域に取り付け板２０を介して取り付けられている。電解コンデンサ２３とＤＣリアクトル１５との間には、部材は配置されていない。スイッチング回路１４を構成するパワーモジュール２２は、収納部３内において、収納部３と放熱部４とを分ける一壁面２ｄにおける下半分側の領域であってコイル２１の下部領域に取り付けられている。

外部側熱交換部３３は、熱交換部を構成する複数の薄い外部フィン３３ｂが、既定の間隔を開けて平板状のベース板３３ａの主面上に並列配置されて構成される。そして、外部側熱交換部３３は、電力変換装置１の幅方向に外部フィン３３ｂが並列する配置で、すなわち外部フィン３３ｂが電力変換装置１の高さ方向において伸長する配置で一壁面２ｄにベース板３３ａを接触させて取り付けられる。これにより、隣り合う外部フィン３３ｂ間の隙間領域を通って空気が上下方向に流動可能とされる。外部側熱交換部３３の構成材料には、アルミニウムまたは銅などの熱伝導性の高い金属材料が用いられる。

外部側熱交換部３３は、収納部３と放熱部４とを分ける一壁面２ｄを介してパワーモジュール２２と熱的に接続している。このため、外部側熱交換部３３は、一壁面２ｄを伝導したパワーモジュール２２の熱を、外部フィン３３ｂから放熱部４内の内部空気に放熱してパワーモジュール２２を冷却する。なお、ここでの熱的に接続しているとは、一壁面２ｄの面内において、外部側熱交換部３３とパワーモジュール２２とが対向して重複しており、且つ外部側熱交換部３３がこの一壁面２ｄに直接接触しており、一壁面２ｄを介して直接パワーモジュール２２から熱が伝熱される状態を意味する。したがって、一壁面２ｄの面内において、外部側熱交換部３３とパワーモジュール２２とが全く重複していない状態は含まない。

そして、外部側熱交換部３３の放熱により温められて温度が上昇した放熱部４内の内部空気は、外気ファン３２により吸い出されて放熱部４の上部から外部に排出される。

内気ファン３１は、筐体２において前面部２ａと背面部２ｃとの間に挟まれた対向する２つの側面である右側面２ｅおよび左側面２ｆのうち、一方の側面である右側面２ｅ側から他方の面側である左側面２ｆに向かって、水平方向に送風する。すなわち、内気ファン３１は、重力方向に対して垂直な方向に送風する。なお、右側面２ｅは、図１に示すように筐体２の正面から見た場合の右側の側面である。また、左側面２ｆは、図１に示すように筐体２の正面から見た場合の左側の側面である。内気ファン３１は、水平面方向においてＤＣリアクトル１５に対応する領域を包含できる幅の風を送風することが好ましい。ここでの幅は、取り付け板２０の表面に垂直な方向の長さを意味する。内気ファン３１は、１つのファンであってもよく、小さい複数のファンが横並びに配置されてもよい。

電力変換装置１の駆動時には、収納部３内に収納された各種の発熱部品からの発熱により、収納部３の内部温度、すなわち空気温度は上昇する。これにより、収納部３内に収納された各発熱部品の温度も上昇する。収納部３内に収納された発熱部品を正常動作させ、信頼性を確保するためには、各発熱部品の温度を各発熱部品の許容温度以下に保持する必要がある。特に、低耐熱性部品については、高発熱部品よりも耐熱性が低いため、より温度を低く保持する必要がある。そして、高発熱部品の動作時の温度よりも最高使用温度が低い低耐熱性部品については、特に注意が必要である。

上述したように、低耐熱性部品であり平滑回路１３を構成する電解コンデンサ２３は、収納部３内における上半分側の領域に配置されている。そして、高発熱部品であるＤＣリアクトル１５を構成するコイル２１、およびパワーモジュール２２は、収納部３内における下半分側の領域に配置されている。電解コンデンサ２３は、温度が上昇すると寿命が短くなるため、温度を低く保つ必要がある。

ここで、パワーモジュール２２で発熱した熱は、一壁面２ｄおよび外部側熱交換部３３を介して放熱部４内の内部空気に放熱される。このため、パワーモジュール２２で発熱された熱が収納部３内の上部領域に溜まることを抑制することができる。

一方、コイル２１は、外部側熱交換部３３による冷却がされていない。このため、電力変換装置１の駆動時には、コイル２１で発熱された熱を含んで温度が上昇した高温の空気が収納部３内の上部領域に上がっていき、低耐熱性部品である電解コンデンサ２３の配置されている収納部３内における上半分側の領域の空気の温度を上昇させる。

電力変換装置１は、密閉筐体構造を有するため、収納部３の内部から収納部３の外部への排熱は、筐体２を介した熱放射が主体となる。筐体の内部が外部と連通している構造の筐体の場合と比べて、筐体２の内部から筐体２の外部への排熱効果が低下して筐体２の内部温度が上昇し、筐体２内に収納された部品の温度も上昇する。

そこで、電力変換装置１においては、高発熱部品であるコイル２１と低耐熱性部品である電解コンデンサ２３との間において、水平面方向においてコイル２１に対応する領域を包含できる幅および流路で、内気ファン３１が、筐体２において対向する一対の側面である右側面２ｅ側から左側面２ｆに向かって風を送る。すなわち、内気ファン３１は、水平面方向におけるＤＣリアクトル１５の全領域の上部を風の流路として風を送る。本実施の形態１では、内気ファン３１から送風された風の流路は、コイル２１と電解コンデンサ２３との間において、コイル２１から既定の距離だけ上方に離間した位置とされ、また流路の方向は水平方向とされる。

これにより、コイル２１で発熱された熱を含んで温度が上昇した高温の空気と、コイル２１の周辺の空気とが混ざった、電解コンデンサ２３とコイル２１との間の高温の空気が左側面２ｆに直接吹き付けられる。すなわち、コイル２１で発熱されてコイル２１の上方に放熱された熱を含んだ、コイル２１の上部の高温の空気は、内気ファン３１から送風される風により左側面２ｆに直接吹き付けられる。そして、電力変換装置１の稼働中において、内気ファン３１による送風が継続される。

左側面２ｆに吹き付けられた高温の空気に含まれる熱は、左側面２ｆに伝熱し、該左側面２ｆを介して電力変換装置１の外部の空気と熱交換をして筐体２の外部に排熱される。これにより、左側面２ｆに吹き付けられた高温の空気と電力変換装置１の外部の空気との間で、左側面２ｆを介した熱交換を効率良く行うことができる。すなわち、コイル２１で発熱されてコイル２１の上方に放熱された熱を含んだ高温の空気を左側面２ｆに強制的に吹き付けることにより、コイル２１で発熱された熱を、電力変換装置１の外部に効率良く排熱することが可能である。また、左側面２ｆに吹き付けられた空気の大半は、後述するように循環しながら繰り返し左側面２ｆに向かって吹き付けられる。これにより、コイル２１で発熱された熱を、電力変換装置１の外部に効率良く排熱することが可能である。

そして、コイル２１で発熱した熱を含む高温の空気を、該高温の空気が筐体２内の上部に上昇する前に強制的に左側面２ｆに吹き付けることにより、低耐熱性部品である電解コンデンサ２３を、高発熱部品であるコイル２１で発熱した熱から分離することができ、コイル２１の発熱の影響が電解コンデンサ２３に及びにくくして、コイル２１の発熱に起因した電解コンデンサ２３の温度上昇を抑制することができる。また、コイル２１で発熱された熱を、左側面２ｆを介して電力変換装置１の外部に効率良く排熱できるため、コイル２１の発熱に起因した筐体２内の全体の温度上昇を抑制することができる。

また、図１に矢印Ａで示すように左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気は、左側面２ｆの表面で跳ね返って、内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路の、上部領域、下部領域、または横の領域等の、内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路の周辺領域を右側面２ｅ側に向かって流れる。すなわち、左側面２ｆの表面で上方向に跳ね返った高温の空気の一部は、図１に矢印Ｂで示すように、内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路の上部を右側面２ｅ側に向かって流れる。また、左側面２ｆの表面で上方向に跳ね返った高温の空気の一部は、左側面２ｆに沿って上昇するが、上昇する際に左側面２ｆに熱が伝熱して左側面２ｆから放熱される。

また、左側面２ｆの表面で横方向に跳ね返った高温の空気の一部は、図４に矢印Ｄで示すように、内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路と前面部２ａとの間を、右側面２ｅ側に向かって流れる。図４は、本発明の実施の形態１において左側面２ｆの表面で横方向に跳ね返った高温の空気の流れを示す模式図である。

また、左側面２ｆの表面で下方向に跳ね返った高温の空気の一部は、図１に矢印Ｃで示すように内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路と底面部２ｂｂとの間を、右側面２ｅ側に向かって流れる。なお、取り付け板２０と背面部２ｃとの間に空間がある構成の場合には、左側面２ｆの表面で横方向に跳ね返った高温の空気の一部は、取り付け板２０と背面部２ｃとの間においても、右側面２ｅ側に向かって流れる。

そして、内気ファン３１の周辺まで到達した空気は、内気ファン３１に吸い込まれて右側面２ｅ側から他方の側面である左側面２ｆに向かって送風される。すなわち、左側面２ｆに吹き付けられた空気の大半は、右側面２ｅ側に向かって流れ、内気ファン３１により右側面２ｅ側から左側面２ｆに向かって吹き付けられて循環する。このとき、内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路よりも下の領域の、コイル２１で発熱された熱を含んで温度が上昇したコイル２１の周辺の高温の空気も循環する。すなわち、内気ファン３１による送風をコイル２１の上部で行うことにより、コイル２１の周辺の高温の空気を循環させて、左側面２ｆに吹き付けることができる。これにより、左側面２ｆに吹き付けられた高温の空気と電力変換装置１の外部の空気との間で、左側面２ｆを介した熱交換を効率良く行うことができる。したがって、コイル２１で発熱されてコイル２１の上方に放熱された熱だけでなく、コイル２１で発熱されてコイル２１の下方および横方向等の周辺に放熱された熱を、左側面２ｆを介して電力変換装置１の外部に効率良く排熱できる。

このように、コイル２１の発熱により温められた高温の空気に対して、コイル２１と電解コンデンサ２３との間において側面から内気ファン３１の風を吹きつけることで、該高温の空気が右側面２ｅと左側面２ｆとの間で循環し、主に筐体２の高さ方向において内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路と同じ高さの領域またはそれ以下の領域で循環する。これにより、内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路よりも上部の領域には、コイル２１の発熱により温められた高温の空気が上昇しにくくなり、コイル２１の発熱に起因した電解コンデンサ２３の温度上昇を抑制することができる。

図５は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置１における電解コンデンサ２３の温度の変化を模式的に示す特性図である。図５においては、横軸は時間を示し、縦軸は電解コンデンサ２３の温度を示している。また、図５においては、時間Ｔ_０に電力変換装置１の駆動を開始している。

図５において、プロットａは、電力変換装置１が駆動した場合における電解コンデンサ２３の温度の変化を示している。プロットｂは、電力変換装置１が駆動した場合における電解コンデンサ２３自体の発熱のみによる電解コンデンサ２３の温度の変化を示している。プロットｃは、上述した内気ファン３１による冷却を実施せずに電力変換装置１を駆動させた場合における電解コンデンサ２３の温度の変化を示している。

図５に示すように、プロットａとプロットｂとを比較すると、内気ファン３１による冷却を実施した場合の電解コンデンサ２３の温度は、電解コンデンサ２３自体の発熱のみによる電解コンデンサ２３の上昇温度よりは高くなる。これは、他の発熱部品の発熱による筐体２内の空気の温度の上昇による影響である。一方、プロットａとプロットｃとを比較すると、内気ファン３１による冷却を実施した場合の電解コンデンサ２３の温度は、内気ファン３１による冷却を実施しない場合よりも低くなる。これは、上述したように、コイル２１の発熱に起因した電解コンデンサ２３の温度上昇の抑制効果、およびコイル２１の発熱に起因した筐体２内の全体の内部温度の低減効果によるものである。

また、内気ファン３１と左側面２ｆとの間、すなわち内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路上に、風を遮る部品を配置しないことで、内気ファン３１からの送風により押し流されるコイル２１の発熱により温められた高温の空気を効率良く左側面２ｆに当てることができる。これにより、コイル２１で発熱した熱を含む高温の空気の、左側面２ｆを介した外気との熱交換量が多くなり、コイル２１の発熱に起因した筐体２内の全体の温度上昇を抑制することができる。

なお、内気ファン３１と左側面２ｆとの間、すなわち内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路上に、部品を配置する場合には、たとえば配線などの、風を遮る面積が少ない部品とすることが好ましい。

また、上記の構成によりコイル２１の発熱に起因した電解コンデンサ２３の温度上昇を抑制することができるため、電解コンデンサ２３が正常動作する許容温度以下に保持できる範囲で、コイル２１と電解コンデンサ２３との距離を短くすることが可能であり、電力変換装置１の小型化が可能である。

また、図６および図７に示すように、左側面２ｆにおいてコイル２１の発熱により温められた高温の空気が吹きつけられる部分に、空気を誘導する板状の誘導板４１を設けてもよい。図６および図７は、本発明の実施の形態１にかかる誘導板４１が左側面２ｆに配置された状態を示す断面図である。

図６に矢印Ａで示すように左側面２ｆに吹き付けられる空気の上端よりも高い位置に下面を有する誘導板４１を水平方向に設けることにより、左側面２ｆに吹き付けられる空気Ａを誘導板４１の下方向に誘導して、循環させることができる。これにより、コイル２１の発熱により温められた高温の空気が上昇しにくくなり、コイル２１の発熱に起因した電解コンデンサ２３の温度上昇をより抑制することができる。

また、図７に示すように、下面が左側面２ｆの表面から斜め方向に向かって延在する傾斜面とされ、該下面に左側面２ｆに吹き付けられる空気Ａが当たる配置で誘導板４１を設けてもよい。この場合には、左側面２ｆに吹き付けられる空気Ａを誘導板４１の下方向により誘導し易くなる。これにより、コイル２１の発熱により温められた高温の空気が上昇しにくくなり、コイル２１の発熱に起因した電解コンデンサ２３の温度上昇をより抑制することができる。

なお、上記においては、内気ファン３１が水平面方向においてコイル２１に対応する領域を包含できる幅の流路で風を送風する場合について説明した。しかしながら、内気ファン３１がコイル２１の全幅を包含できる幅の風を送風しない場合、すなわち、水平面方向においてコイル２１の一部に対応する領域上を内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路とする風を送風する場合においても、上記よりも効果は少なくなるが、上述したように電解コンデンサ２３の温度上昇を抑制することが可能である。

また、上記においては、コイル２１が筐体２の底面部２ｂｂから離間している場合について説明したが、コイル２１は筐体２の底面部２ｂｂ上に直接載置されていても構わない。この場合は、左側面２ｆに吹き付けられた空気は、主に筐体２の高さ方向において内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路以下の領域で循環する。

上述したように、本実施の形態１においては、コイル２１で発熱された熱を含んで温度が上昇した高温の空気に対して、右側面２ｅ側から左側面２ｆに向かって内気ファン３１の風を吹き付けることで、筐体２内の上部に上昇する前に該高温の空気を左側面２ｆに強制的に吹き付ける。これにより、コイル２１で発熱された熱を、電力変換装置１の外部に効率良く排熱することが可能である。

また、本実施の形態１においては、コイル２１で発熱された熱を、左側面２ｆを介して電力変換装置１の外部に効率良く排熱できるため、コイル２１の発熱に起因した筐体２内の全体の内部温度の上昇を抑制することができる。

また、本実施の形態１においては、内気ファン３１からの送風により、左側面２ｆに強制的に吹き付けた高温の空気を、筐体２の高さ方向において内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路以下の領域で循環させることができる。すなわち、コイル２１で発熱された熱を含んで温度が上昇した高温の空気が筐体２内の全体に広がらないように該高温の空気の移動をコイル２１の周囲のみに限定することができ、低耐熱性部品である電解コンデンサ２３を、高発熱部品であるコイル２１で発熱した熱から分離することができる。これにより、コイル２１の発熱の影響を電解コンデンサ２３に及びにくくして、コイル２１の発熱に起因した電解コンデンサ２３の温度上昇を抑制することができる。

したがって、本実施の形態１によれば、密閉構造を有する筐体２に収納された低耐熱性部品である電解コンデンサ２３の温度上昇を許容温度以下に抑制することが可能である。これにより、電解コンデンサ２３を正常動作させ、電解コンデンサ２３の特性および信頼性を向上させることができる。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２にかかる電力変換装置５１を示す模式図である。図８は、図１に対応する図であり、電力変換装置５１を構成する電子部品が収納される筐体２の正面図を示しており、筐体２の正面部分を透視した場合に見える主要な部品の概観を示している。なお、実施の形態２にかかる電力変換装置５１は、内気ファン３１の取り付け位置が実施の形態１にかかる電力変換装置１よりも下方とされていること以外は、実施の形態１にかかる電力変換装置１と同じ構成を有する。

実施の形態２にかかる電力変換装置５１においては、内気ファン３１から送風される風の下端面の高さが、コイル２１の上端部の高さと一致する高さ位置に内気ファン３１が取り付けられている。すなわち、電力変換装置５１においては、電力変換装置５１の高さ方向において、内気ファン３１から送風される風の流路の下端面と、コイル２１の上端部とが同一水平面上に位置する。

そして、内気ファン３１は、右側面２ｅ側から左側面２ｆに向かって、水平方向に風を送る。すなわち、内気ファン３１は、重力方向に対して垂直な方向に送風する。内気ファン３１は、水平面方向においてＤＣリアクトル１５に対応する領域を包含できる幅の風を送風することが好ましい。実施の形態２においても、内気ファン３１は、１つのファンであってもよく、小さい複数のファンが横並びに配置されてもよい。

このように構成された実施の形態２にかかる電力変換装置５１においても、実施の形態１にかかる電力変換装置１と同じ効果を得ることができる。

さらに、実施の形態２にかかる電力変換装置５１においては、コイル２１から該コイル２１の上部に放熱された熱を含んで温度が上昇した高温の空気がコイル２１の周辺の空気と混ざって温度が下がる前に、該高温の空気を内気ファン３１の風により左側面２ｆの表面に吹き付けることができる。これにより、実施の形態１にかかる電力変換装置１の場合よりも、コイル２１で発熱された熱を、左側面２ｆを介してより効率良く電力変換装置５１の外部に排熱できるため、コイル２１の発熱に起因した筐体２内の全体の内部温度の上昇をより抑制することができる。また、コイル２１の発熱の影響を電解コンデンサ２３により及びにくくして、コイル２１の発熱に起因した電解コンデンサ２３の温度上昇をより抑制することができる。

また、本実施の形態２では、内気ファン３１から送風される風を、コイル２１自体には当てずに、コイル２１の発熱により温められた高温の空気に対して、側面から内気ファン３１の風を吹きつける。これにより、内気ファン３１から送風される風を有効に活用して、コイル２１の発熱により温められた高温の空気を効率的に左側面２ｆに吹き付けることができる。

内気ファン３１から送風される風がコイル２１に当たる場合には、すなわち、内気ファン３１から送風される風の下端がコイル２１の上端部よりも下にある場合には、コイル２１の発熱により温められた高温の空気を左側面２ｆに吹き付ける風の風量が減少し、上述した効果が減少する。

上述したように本実施の形態２にかかる電力変換装置５１によれば、コイル２１で発熱された熱を、左側面２ｆを介してより効率良く電力変換装置１の外部に排熱して、コイル２１の発熱に起因した筐体２内の全体の内部温度の上昇をより抑制することができる。また、本実施の形態２にかかる電力変換装置５１によれば、コイル２１の発熱の影響を電解コンデンサ２３により及びにくくして、コイル２１の発熱に起因した電解コンデンサ２３の温度上昇をより抑制することができる。

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３にかかる電力変換装置５２を示す模式図である。図９では、電力変換装置５２を構成する電子部品が収納される筐体２の正面図を示しており、筐体２の正面部分を透視した場合に見える主要な部品の概観を示している。なお、実施の形態３にかかる電力変換装置５２は、対向する２つの右側面２ｅおよび左側面２ｆの面方向に対して傾斜して内気ファン３１が取り付けられていること以外は、実施の形態１にかかる電力変換装置１と同じ構成を有する。

実施の形態３にかかる電力変換装置５２においては、内気ファン３１から送風される風および左側面２ｆに吹き付けられる高温の空気の流路が筐体２の右側面２ｅから左側面２ｆに向かって下方向に下がる配置で内気ファン３１が取り付けられている。したがって、内気ファン３１から送風される風により左側面２ｆに吹き付けられるコイル２１の上部の高温の空気は、図９の矢印Ａで示すように斜め上方向から下向きに左側面２ｆの表面に吹き付けられる。この場合には、左側面２ｆに吹き付けられる空気を下方向により誘導し易くなる。これにより、コイル２１の発熱により温められた高温の空気が上昇しにくくなり、コイル２１の発熱に起因した電解コンデンサ２３の温度上昇をより抑制することができる。

上述したように本実施の形態３にかかる電力変換装置５２によれば、コイル２１の発熱により温められた高温の空気がより上昇しにくくなり、コイル２１の発熱に起因した電解コンデンサ２３の温度上昇をより抑制することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１電力変換装置、２筐体、２ａ前面部、２ｂ本体部、２ｂｂ底面部、２ｃ背面部、２ｄ一壁面、２ｅ右側面、２ｆ左側面、３収納部、４放熱部、１１電力変換回路、１２整流回路、１３平滑回路、１４スイッチング回路、１５ＤＣリアクトル、２０取り付け板、２１コイル、２２パワーモジュール、２３電解コンデンサ、３１内気ファン、３２外気ファン、３３外部側熱交換部、３３ａベース板、３３ｂ外部フィン、４１誘導板、５１，５２電力変換装置。

Claims

各構成面が導体で構成された密閉可能な筐体と、
動作中の発熱量が相対的に大きい高発熱部品と、動作中の発熱量が前記高発熱部品よりも相対的に小さく前記高発熱部品よりも耐熱温度の低い低耐熱性部品と、を含み、前記筐体の内部に収納された複数の発熱部品と、
前記筐体の内部に収納された送風機と、
を備え、
前記低耐熱性部品が、前記高発熱部品よりも上部に収納され、
前記送風機が、前記高発熱部品と前記低耐熱性部品との間において、前記筐体において対向する２つの側面のうち一方の側面側から他方の側面側に向かって、前記高発熱部品に当たらない状態で風を送ることにより、前記高発熱部品で発熱した熱を含む前記低耐熱性部品と前記高発熱部品との間の空気を前記風により前記他方の側面に吹き付けること、
を特徴とする電子機器。
前記送風機は、前記風を水平方向に送ること、
を特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記風の下端面の高さは、前記高発熱部品の上端部の高さと一致していること、
を特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記送風機は、前記一方の側面側から前記他方の側面側に向かって下がる向きで前記風を送ること、
を特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記他方の側面に吹き付けられた前記低耐熱性部品と前記高発熱部品との間の空気の一部が、前記一方の側面側に循環して前記送風機により前記一方の側面側から前記他方の側面側に向かって吹き付けられること、
を特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電子機器。
前記風を前記他方の側面側に送る流路に、前記風を遮る部材が配置されていないこと、
を特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電子機器。