CN104780740A - 电器设备 - Google Patents

Abstract

分隔成下室(38)和上室(40)的多个框体(22)配置成使其他框体(22)的盖(24)位于与其底壁(26)隔开规定间隔的位置。在框体(22)的下室(38)中配置散热器(44)、变压器(46)，并在上室(40)中配置印刷电路板(48)。在框体(22)中，在前壁(28)的与下室(38)对应的部位设有风扇(52)。在各框体(22)上，在底壁(26)形成有空气流出口(56)，以便使空气从下室(38)流出至相邻的框体(22)的盖(24)。

Description

电器设备

技术领域

本发明涉及电气设备，尤其涉及在该电气设备中所使用的部件的冷却。

背景技术

在电气设备中，有时需要对在该电气设备中所使用的部件进行冷却。这种冷却的一个例子公开在日本特许公开公报2012－164939号公报中。在该技术中，发热的电路组件作为待冷却部件而配置在框体中。该电路组件为了除去粉尘的影响而用盖子覆盖电路组件的上表面，电路组件的下表面安装在散热器上，该散热器向框体内露出。框体的内部被分隔成两个通风路。由盖子覆盖的电路组件配置在一个通风路中，散热器配置在另一个通风路中。与两个通风路相对应地在框体上设有两个进气口，并在框体中以与这两个进气口相对的方式设有一个风扇。通过驱动该风扇，使空气分别流入两个通风路中，从而冷却被覆盖的电路组件和散热器。

根据上述技术，由于电路组件从其上表面侧和下表面侧这两个面被冷却，因此能够充分地确保冷却性能。并且，由于电路组件的上表面被盖子保护，因此能够防止由粉尘损伤电路组件。但是，为了防止粉尘的侵入，将框体的内部分隔成两个空间(日文：部屋)，并构成为空气在该两个空间中的一个空间内不流通，在考虑在该一个空间中配置电路组件的情况下，如果想采用上述的技术，则需要在配置了电路组件的一个空间内的上下形成两个通风路，使空气在这两者中流通，其结果是框体变大了一圈，与其相应地部件也会增加等，会导致成本和重量的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虽然空气在框体的内部的一部分中不流通但却能够将配置在该部分的物品冷却的电气设备。

本发明的一个实施方式的电气设备具有由多个框体构成的框体组。各框体具有相对的第一壁和第二壁，这些第一壁和第二壁的周缘由周壁连续地连接。第一壁和第二壁能够形成为各种形状，能够形成为多边形或圆形、椭圆形等。框体的内部由分隔壁分隔成第一空间和第二空间这样的两个以上的空间。在第一空间和第二空间之间，能够形成其他的单个或多个的空间。各框体配置成其他的所述框体的第二空间位于与所述第一空间隔开规定的间隙的位置。各框体能够沿上下方向配置，或沿横向配置，来构成框体组。在各所述框体中，在第一空间的周壁的一部分设有与外部连通的空气口，且为了向各第一空间内运送空气，在与所述空气口相对的所述周壁上设有风扇，以此构成冷却流路。另外，第二空间形成由第二壁、所述周壁和所述分隔壁构成的密闭空间。在这些第一空间、第二空间的两方或任一方中，能够配置物品，例如待冷却部件。作为待冷却部件，例如有电力半导体元件、变压器、线圈和控制用半导体元件。电力半导体元件、变压器、线圈等发热量大的部件优选地配置在能够由风扇直接进行冷却的第一空间，像控制用半导体元件那样的发热量比上述电力用半导体元件等少但也需要冷却的部件则优选地配置在第二空间。为了使流过所述框体的所述冷却流路的空气流出，在所述第一空间的所述第一壁形成有空气流出口。

按照这样来构成，则通过使各框体的风扇工作，空气被送入第一空间内，从而第一空间内的物品被空气冷却。另外，被送入第一空间的空气经由空气流出口向外部流出，并沿着相邻的框体的第二壁移动来将第二空间内的物品冷却。空气流出口的形状也可以是细长的矩形或椭圆形，且可以将空气流出口配置成其长度方向朝向与冷却流路的空气的流向正交的方向、或沿着流向的方向、亦或是相对于流向倾斜的方向。也可以将多个方向的空气流出口组合而形成。按照这样，能够通过使空气向着需要冷却的部件集中或产生紊流来提高冷却效率。

可以在各所述空气流出口处设置整风板。整风板可以设置在第一空间内来使空气迅速地从空气流出口流出，也可以设置在空气流出口的外部来使从空气流出口流出的空气迅速地沿着相邻的框体的第二壁移动，也可以设置在空气流出口的内和外双方。

各所述框体的第一空间也可以分隔成多个空间。在该情况下，在所述多个空间都设置所述风扇，并在所述多个空间都设置所述空气流出口。按照这样来构成，不仅能够冷却在第一空间内被分隔的各空间内的物品，还能够从设置在各空间的空气流出口向相邻的框体的第二壁大量地供给空气，能够高效地将相邻的框体的第二空间内的物品冷却。

所述框体组能够收容在机架内。在该情况下，在所述框体组的一端的所述框体的附近形成空气导入口，在所述框体组的另一端的所述框体的附近形成空气导出口，按照这样构成，从空气导入口被导入的空气通过框体组后从空气导出口被导出，因此能够冷却处于框体组的另一端的、没有被来自与第二壁相邻的框体的空气流出口的空气冷却的框体的第二空间内的待冷却部件。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的电气设备的主要部分的纵剖视图。

图2是图1的电气设备的纵剖侧视图。

图3是图1的电气设备的横剖俯视图。

图4是设有图1的电气设备的机架的局部省略俯视图。

图5是本发明的第二实施方式的电气设备的横剖俯视图。

图6是本发明的第一实施方式和第二实施方式的第一变形例的局部放大图。

图7是第一实施方式的变形例的俯视图。

图8是第二实施方式的变形例的俯视图。

具体实施方式

本发明的第一实施方式的电气设备例如是电源装置2，在如图2所示的机架4内收容有多个电源装置2，例如是四台。机架4形成为纵长的大致长方体形状。机架4具有隔开间隔地沿上下方向配置的上壁6和下壁8。如图3所示，以连接上壁6和下壁8的方式设有侧壁10、12。机架4的前表面是敞开的，后表面设有后壁14。在后壁14形成有开口16。

如图4所示，在侧壁10、12上隔开预先设定的间隔地以分别四个四个地相互对应的方式配置有支承条18…、20…，所述间隔例如是比后述的框体高度尺寸略微大的间隔。如图2所示，各电源装置2的框体22分别放置在这些支承条18、20上而被支承。由四个框体22构成框体组。支承条18、20从侧壁10、12的前表面侧到后表面侧都是在一条直线上延伸(图2中示出了支承条18延伸的状态)。在各框体22之间分别形成有能够供空气流通的间隙，在一个框体22和与其相邻配置的其他的框体22之间构成有后述的通风路。

如图1放大表示的那样，框体22由热传导性良好的材质例如金属形成为上部开口的扁平的长方体形状。在该开口处安装有关闭该开口的第二壁，例如是矩形的盖24。框体22具有与盖24相对那样的第一壁，例如是矩形的底壁26。相对于底壁26成直角地形成有前壁28、后壁30和侧壁32、34(参照图3)。前壁28、后壁30和侧壁32、34构成将底壁26和盖24连续地连接的周壁。

框体22的内部由分隔壁36上下分隔成第一空间和第二空间，例如是下室38和上室40。分隔壁36是矩形，其两端与前壁28和后壁30相连，其两侧与侧壁32、34相连，并与底壁26平行地配置。框体22的内部由分隔壁36完全地分隔成下室38和上室40。

在下室38中配置有物品，例如是待冷却部件，具体地说是搭载有电力半导体元件42的散热器44、变压器46和线圈(未图示)。在上室40中配置有印刷电路板48。在该印刷电路板48上安装有用于控制上述电力半导体元件42的控制电路。控制电路具有控制用半导体元件，例如是CPU。在分隔板36上形成有用于使电力半导体元件42与印刷电路板48连接的开口50。但是，该开口50由被安装的电力半导体元件42本身或固定有电力半导体元件42的散热器等遮蔽部件所阻塞。其结果是，上室40被密闭，粉尘等不会进入上室40内部，印刷电路板48上的控制电路处于被保护而免于外部的影响的状态。

在下室38的前壁28上安装有风扇52。在下室38的后壁30上，与风扇52相对地形成有构成空气口的空气排出口54。由这些风扇52和空气排出口54在下室38内形成冷却通路53。因此，在使风扇52运转来使空气流入下室38内时，如图1中箭头所示，该外部空气将散热器44和变压器46冷却并从空气排出口54排出。

但是，由于上室40被密闭着，因此无法将上室40内的印刷电路板48上的控制电路冷却。如果控制电路的CPU等由于温度上升而不正常工作的话，则电源装置2也不会正常工作。因此为了提高产品的可靠性，优选地是也能够将上室40冷却的结构。

因此在本实施方式中，利用各框体22沿上下方向排列、一个框体22的上室40位于另一个框体22的外部空气流通的下室38的下方的这种结构，来冷却印刷电路板48上的控制电路。即，在框体22的底壁26的比下室38内的风扇52稍微靠近后壁30侧的位置形成有空气流出口56。空气流出口56例如是矩形的开口。如图3所示，空气流出口56配置成其长边沿着与流过冷却流路53的空气的流动方向正交的方向，所述冷却流路53由风扇52和空气排出口54构成。矩形的整风板58朝向风扇52侧且向斜上方倾斜地配置在该空气流出口56的靠后壁30侧的边缘处，以便使来自风扇52的外部空气从空气流出口56更多地流向外部。空气流出口56和整风板58是通过将底壁26切出而形成的。因此，空气流出口56和整风板58的制造能够容易地进行。此外，空气流出口56的形状不限定于矩形，例如也可以是椭圆形，如果在下室的底壁26附近有突出的部件等，则也可以为了避开该部件而做成具有开口部的矩形。整风板58由于能够只靠从底壁26切出而形成，因此能够容易地加工成任何形状。

像这样在框体22的底壁26上设有空气流出口56和整风板58，因此，在风扇52的作用下而流入下室38的冷却流路53的外部空气的一部分，从空气流出口56向框体22的下方外部被导出，沿着在该框体22的下方相邻的框体22的盖24而如图1中箭头所示地向后方流动。从空气流出口56流出的空气通过通风路57来冷却下侧的框体22的上室40，所述通风路57形成于该框体22的底壁26和在其下方相邻的框体22的盖24之间的间隙。由此，在下方相邻的框体22的上室40内的印刷电路板48上的控制电路被冷却。此外，为了防止从空气流出口56流出的空气不流向后方而从通风路57的旁边绕回并从机架4与框体22的旁边的空隙流向前方，如图2和图3所示，在前壁28的两端，从机架4的下壁8到上壁6以直线状形成有将机架4和框体22的两端的空隙遮蔽的遮蔽板60、62。

如以上说明的那样，通过该结构，下段的框体22的上室40被冷却与之相邻的上段的框体的下室38的空气所冷却。但是，位于最上段的框体22的上室40内没有被冷却。因此，如图2所示，在机架4的上壁6和最上段的框体22之间设置有大的空间。此外，在机架4的侧壁10、12的最上段的框体22的盖24的附近形成有许多空气导出口64。另外，在侧壁10、12的最下段的框体22的底壁26的附近形成许多空气导入口66。如图3和图4所示，在各支承条18、20上形成有空气导通口68、70，以便使从这些空气导入口66导入的空气流向最上段的框体22。并且，因为机架4内的空气的温度比外部空气温度高，在烟囱效应的作用下，从机架4的下壁8侧的空气导入口66被引入的空气经由支承条18、20的空气导通口68、70而向机架4的上壁6侧的空气导出口64上升，碰到上壁6后从侧壁10、12的上部的空气导出口64向外部被导出，从而最上段的框体22的上室40被冷却。

本发明的第二实施方式的电源装置2a表示在图5中。与第一实施方式的电源装置2相同的部分用相同的附图标记表示，并省略其说明。第二实施方式的电源装置2a的下室38由多个分隔板(例如两个分隔板72、74)分隔成多个空间(例如三个空间76、78、80)。分隔板72、74形成为矩形。分隔板72、74各自的端部位于前壁28和后壁30，且上下的侧缘与底壁26和分隔壁36相连。其结果是，沿着前壁28、后壁30的宽度方向形成大致相同形状的矩形的三个空间76、78、80。在该各空间76、78、80中配置有散热器、变压器、线圈等待冷却部件(未图示)。例如，在空间76中配置散热器，在空间78中配置变压器，在空间80中配置线圈，像这样在各空间76、78、80中单独地配置主要的发热部件。在前壁28的与各空间76、78、80相对应的部分分别配置有风扇52。在后壁14的与各空间76、78、80相对应的部分分别形成有空气排出口54。其结果是，每个各空间76、78、80都形成有冷却流路53。另外，在底壁26的与各空间76、78、80相对应的部分分别形成有空气流出口56和整风板58。这些流出口56和整风板58沿着与流过冷却流路53的空气正交的方向配置成一列。

在该电源装置2a中，不仅能够分别冷却各空间76、78、80内的待冷却部件，而且由于将多个空气流出口56和整风板58沿下室38的宽度方向配置，因此空气的流出量比第一实施方式的电源装置多，能够有效地冷却位于下方的框体22的上室40内的控制电路。此外，在本实施方式中，示出了将各空间76、78、80的空气流出口56配置成一列的例子，但也可以在各空间76、78、80中将空气流出口56形成在不同的位置，以便与配置于与各框体的下方相邻的框体的上室内的部件中的最需要冷却的部件所配置的部位相对应。

在上述两实施方式中，将整风板58只在下室38的内侧设置，但也可以如图6所示地，在位于下室38的外部的底壁26处，以朝向相邻的框体22的后壁30侧沿斜下方的方向的方式追加设置整风板58a。在该情况下，能够将从空气流出口56流出的空气更加良好地向后方运送。另外，也可以除去整风板58而只设置外部的整风板58a。或者，也可以完全不设置整风板58、58a而只形成空气流出口56。

另外，在上述两实施方式中，相对于风扇52设置有一个空气流出口56，但也可以如图7(a)至图7(c)所示地，相对于一个风扇设置多个空气流出口56。在该情况下，多个空气流出口56可以如图7(a)所示地沿与流过冷却流路53的空气的方向正交的方向设置，也可以沿与流过冷却流路53的空气的方向相同的方向设置，但这种情况省略了图示。

另外，如图7(b)、图7(c)所示，也可以将空气流出口56与流过冷却流路53的空气的方向相倾斜地形成，例如形成为八字形或倒八字形。另外，虽然省略了图示，但也可以相对于流过冷却流路53的空气的方向倾斜地，以多个相同的倾斜形成。通过像这样相对于空气流出口56具有角度地形成空气排出口56，从而能够将空气流出口配置成使来自空气流出口56的空气流向待冷却部件所配置的位置，该待冷却部件是在下方相邻的框体22的上室40内的尤其需要冷却的部件。

在图7(b)和图7(c)中，示出了将多个空气流出口56相对于流过冷却流路53的空气的方向倾斜地形成的例子，同样地倾斜的空气流出口56也适用于第一实施方式，在一个框体22上形成一个倾斜的空气流出口56也具有同样的效果。另外，也可以将整风板设置成利用整风板58、58a来引起紊流。

另外，在一个空间例如第一实施方式的情况下，相对于下室38可以设置多个风扇，在第二实施方式的情况下，也可以在所有空间76、78、80中或所希望的空间中设置多个风扇。在这些情况下，优选地与各风扇相对应地至少设置一个空气流出口56。

此外，如第二实施方式那样，在具有被分隔成多个空间的下室38的结构中，例如也可以如图8所示地，使中央的空气流出口沿着与流过冷却流路的空气的流动正交的方向形成，使两侧的空气流出口相对于流过冷却流路的空气的流动倾斜地形成。在这样的情况下，也能够有效地冷却在下方相邻的框体的上室内的与尤其需要冷却的待冷却部件相对应的位置。并且，通过在各空气流出口处设置整风板，能够顺利地将空气向下侧送出。

在上述两实施方式中使用了支承条18、20，但如果能够使来自空气流出口56的空气向下段的框体22的盖24侧流出，则也可以使用其他的结构。例如也可以使用网状的棚板来代替支承条18、20。另外，如果替换这些实施方式中说明的框体22上下部分，则从下方的框体的上侧流出的空气也能够冷却在上方相邻的框体的下方的面。

在上述两实施方式中，作为机架4使用了纵长的部件，但也可以使用横长的机架。在该情况下，各框体22以纵长的状态从横长的机架的一个侧壁侧向另一个侧壁侧地配置成一列。此外，通过配置与机架的两侧壁平行地配置的分隔板来形成相当于在第一实施方式中说明的框体22内的下室38和上室40的空间。按照这样，能够用从框体22流出的空气来冷却沿横向相邻的框体22的侧面，能够适当变更框体22的布局地来使用。

在上述两实施方式中，分隔成了框体22内的上室40和下室38这两层，但也可以将框体22内沿上下方向分隔成三层以上。在该情况下，通过与下室38相对应地设置风扇，并构成为使上室40与外部不连通，也能够实施本发明。在上述两实施方式中，作为框体22使用了长方体形状的部件，但并不限于此结构，例如也可以构成为扁平的圆柱形状或多棱柱状。此外，在本实施方式中示出了将多个相同结构的框体22排列配置的例子，但也可以将本发明的框体22与其他的装置组合使用，例如在一个框体22的下方配置其他的结构的需要冷却的装置或部件等。

在上述两实施方式中，将本发明实施于电源装置，但并不限定于此，例如也可以用于焊接机、切割机、音频用功率放大器等。

Claims (7)

1.一种电气设备，其特征在于，

该电气设备具有框体，该框体具有第一壁和第二壁、周壁和分隔壁，所述第一壁和第二壁相对，所述周壁将所述第一壁和第二壁的周缘之间连续地连接，所述分隔壁与所述第一壁和所述第二壁平行地分隔所述框体的内部，所述框体被分隔成第一空间和第二空间这两部分，所述第一空间由所述第一壁、所述周壁和所述分隔壁形成，所述第二空间由所述第二壁、所述周壁和所述分隔壁形成，

所述框体的所述第一空间具有冷却流路，所述冷却流路由将所述周壁的一部分与外部连通的空气口和设置于与所述空气口相对的所述周壁的风扇构成，

所述框体的所述第二空间形成由所述第二壁、所述周壁和所述分隔壁构成的密闭空间，

通过将所述框体的所述第一空间和其他所述框体的所述第二空间隔开规定的间隙并相向地配置，从而构成框体组，

在所述第一空间的所述第一壁形成有空气流出口，以便使流过所述框体的所述冷却流路的空气流出。

2.如权利要求1所述的电器设备，其特征在于，

各所述空气流出口在与流过所述冷却流路的空气的方向正交的方向形成。

3.如权利要求1所述的电器设备，其特征在于，

各所述空气流出口在沿着流过所述冷却流路的空气的方向的方向形成。

4.如权利要求1所述的电器设备，其特征在于，

各所述空气流出口在相对于流过所述冷却流路的空气的方向倾斜的方向形成。

5.如权利要求1所述的电器设备，其特征在于，

各所述空气流出口设有整风板。

6.如权利要求1所述的电器设备，其特征在于，

各所述框体的第一空间被分隔成多个空间，在所述多个空间都设有所述风扇，在所述多个空间都设有所述空气流出口。

7.如权利要求1所述的电器设备，其特征在于，

所述框体组收容在机架内，在所述框体组的一端的所述框体的附近形成有空气导入口，在所述框体组的另一端的所述框体的附近形成有空气导出口。