JP2006202869A - 箱形装置 - Google Patents

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Abstract

【目的】冷却空気排出路内での冷却空気の干渉問題を解消させると共に、冷却空気排出路内の冷却空気を排出する排気ファンを不要とする箱形装置を提供する。
【構成】箱形装置1は、各ユニット装置7がそれぞれに持つ送風機からの冷却空気5の下流側の部位の冷却空気排出路43内に平板状の案内体本体と複数のルーバー体で構成された冷却空気通流案内体2を配設すると共に、冷却空気排出路43には排気ファンを設けていない。冷却空気通流案内体2は、最上段部に収納されたユニット装置7に対応するものは、ルーバー本体部の長辺がほぼ水平になるように取り付けられ、以降、下段に収納されたユニット装置7に対応するものほど大きくなる角度θで回動させた姿勢とされて取り付けられ、冷却空気5が冷却空気排出路43の幅方向に分布して、冷却空気排出路43内を上方に向かって通流するようにする。
【選択図】 図2

Description

この発明は、半導体素子などの発熱体とこの発熱体に冷却空気を供給する送風機とを有する複数のユニット装置を、直方体状の外形を持つ筐体内に多段に収納した箱形装置に関するものである。
半導体素子などの放熱を要する発熱体を内蔵する半導体変換装置などの各種の装置では、放熱を要する発熱体とこの発熱体に冷却空気を供給する送風機とをそれぞれに有する複数のユニット装置を、直方体状の外形を持つ筐体内に上下方向に多段に収納して箱形装置としたものが多く用いられている。この種の箱形装置には、放熱を要する発熱体とこの発熱体に冷却空気を供給する送風機とをそれぞれに有する複数のユニット装置を直方体状の外形を持つ筐体内に上下方向に多段に収納し、それぞれのユニット装置からの冷却空気を一括して前記筐体内に形成された冷却空気排出路の上部から排出するようにした装置がある(例えば、特許文献1参照。)。この従来の箱形装置では収納されるユニット装置の台数が3台程度と少ない場合には、送風機から吐出される冷却空気の冷却空気排出路内の通流にさしたる問題は生じない。しかしながら、収納されるユニット装置の台数が、例えば、5台程度以上になると、より上側のユニット装置の送風機から吐出される冷却空気が冷却空気排出路内に存在してこの冷却空気と干渉し合うために、より下側に収納されるユニット装置の送風機から吐出される冷却空気ほど、冷却空気排出路内の通流がスムースに行われないとの問題が生じるようになる。
このような問題を解決した従来例の箱形装置を図5,図6を用いて説明する。ここで、図5は、従来例の箱形装置を示すその側面図であり、図6は図5中に示されたユニット装置の要部を示す側面図である。図5,図6において、9は、複数のユニット装置7と、筐体4と、筐体4を床面などに据え付ける際に必要に応じて用いられるベース体3と、排気ファン8とを備える従来例の箱形装置であり、UPS装置として構成されたものを例示している。筐体4は、直方体状の外形を持ち、その内部には収納部42と、隔壁体41によって収納部42と仕切られた冷却空気排出路43とを有している。収納部42は、複数のユニット装置7を、ユニット装置7がそれぞれに持つ送風機6の冷却空気5の吐出方向がほぼ同一方向に揃えられると共に、前記送風機6からの冷却空気5の吐出位置をほぼ同一位置に揃えられるようにして、上下方向に多段に収納するように構成されている。隔壁体41は、この事例の場合には、ほほL字状の断面側形状を持っており、この隔壁体41の各ユニット装置7がそれぞれ持つ送風機6と正対する部位には、各送風機6でそれぞれに生成された冷却空気5を通流させる貫通孔(不図示)が設けられている。また、筐体4には、冷却空気5用の空気を吸気51として収納部42などに取り込むために、前面扉49に不図示の通気孔が形成されている。なお、UPS装置であるこの事例の場合の箱形装置9では、収納部42,冷却空気排出路43よりも下側の空間には、UPS装置に必要な二次電池(不図示)が収納される。
それぞれのユニット装置7は、図6に示すように、この事例の場合の発熱体であり半導体素子であるIGBTモジュール71、IGBTモジュール71用の冷却体72、送風機6、ダクト73、回路基板74、ケース75などを有している。送風機6はこの事例の場合には電動プロペラファンであり、IGBTモジュール71で発生した熱を冷却体72を介して除去する冷却空気5を生成する。ダクト73は送風機6で生成される冷却空気5を冷却体72に案内する役目を担っている。ケース75はほぼ直方体状をなす外形形状を持ち、IGBTモジュール71,冷却体72,送風機6,ダクト73,回路基板74およびユニット装置7を構成する不図示の他の部品を装着すると共に、前面部751には冷却空気5をユニット装置7に取り込むための不図示の通気孔が形成されている。排気ファン8はこの事例の場合には電動プロペラファンであり、筐体4の冷却空気排出路43の上部に配設されており、冷却空気排出路43内の冷却空気5を箱形装置9の外部に排気52として強制的に排出する。そうして、この箱形装置9の場合には、筐体4は、前面扉49を開くことで筐体4内に収納されるユニット装置7,二次電池の保守・点検などを実施できるように考慮されており、箱形装置9の背面を箱形装置9が置かれる建家などの壁面に密着させて設置することが可能である。
従来例の箱形装置9は、前述のように構成されているので、装置内に多段に収納されるユニット装置7の台数が5台程度以上になったとしても、冷却空気排出路43内の冷却空気5は排気ファン8によって強制的に排出される。このために、より下側に収納されるユニット装置7の送風機6から吐出される冷却空気5であっても、冷却空気排出路43内の通流がスムースに行われるようになり、特許文献1に記載された発明による装置が持つ前記問題は解消されることになる。また、箱形装置9では、ユニット装置7は、例えば、電流値を除くその入出力側の相数,電圧,周波数の仕様、あるいは二次電池接続用の直流端子の電圧値の仕様を、箱形装置9の仕様と同一値に設定することが行われている。このような仕様を持つユニット装置7の適宜の台数を同一構造の筐体4に組み込むことで、同一構造の筐体4を用いながら適宜の容量の箱形装置を容易に製作することができるとの利点を得ることができている。そうしてこの場合、筐体4内のユニット装置7の入力端子,出力端子,あるいは二次電池接続用の直流端子は、互いに並列接続されることが一般的である。また、筐体4に組み込むユニット装置7の台数が最大可能組込台数よりも少ない場合には、収納部42に空所が生じることになるので、この空所に対応する隔壁体41に設けられた冷却空気5用の貫通孔(不図示)は塞ぎ板(不図示)で塞がれることになる。
また、他の先行技術として、放熱を要する発熱体とこの発熱体に冷却空気を供給する送風機(例えば、特許文献2中の放熱ファン2)とをそれぞれに有する複数のユニット装置(例えば、特許文献2中の電子・電気機器3)を直方体状の外形を持つ筐体(例えば、特許文献2中のキャビネット1)内に上下方向に多段に収納し、それぞれ前記送風機の近傍に可撓性の吸気パイプ(例えば、特許文献2中の吸気パイプ4)の一端を配置すると共に,この可撓性パイプの他端を前記筐体の外部に設置された真空ポンプなどの排気装置(例えば、特許文献2中の排気装置6)の吸込口に配置し、この排気装置からの排気を屋外などに放出するようにした装置がある(例えば、特許文献2参照。)。
実開平7−10997号公報 (第6−7頁、第1,2図) 特開2001−358484号公報 (第2−3頁、第1図)
前述した従来技術の箱形装置9では、冷却空気排出路43内の冷却空気5が排気ファン8によって強制的に排出されることで、装置内に多段に収納されるユニット装置7の台数が5台程度以上になったとしても、冷却空気排出路43内での冷却空気5の干渉問題が発生せず、このことによって箱形装置9の大容量化を容易にすることができる。また、特許文献2による装置の場合でも、送風機から吐出された冷却空気は吸気パイプ→排気装置によって個別に処理されることで、送風機から吐出される冷却空気の排出処理は、装置内に多段に収納されるユニット装置の台数に影響されることはない。
しかしながら、箱形装置9がUPSの場合には、技術の進歩によってその小型化が進むに従いUPSの採用先が拡大され、これに伴って、UPSは、専用のUPS室ばかりでなく,OA事務室などにも設置されるようになってきている。UPSがOA事務室などに設置される場合には、UPS室に設置される場合と異なりその低騒音化が強く要求されるようになっている。また、排気ファン8が箱形装置9の筐体4の外面付近に配設される装置であることから、UPSの低騒音化の見地から、その大幅な低騒音化あるいは排気ファン8の不要化の要求が高まってきている。また、排気ファン8の低騒音化あるいは不要化のことは、UPS以外の箱形装置9の場合にも共通の課題になってきている。なおまた、箱形装置9に配設されている排気ファン8については、排気ファン8のための箱形装置9の消費電力の増大や、箱形装置9の製造原価の上昇を招いていることも問題点として指摘されるようになってきている。そうして、箱形装置9で課題になっている低騒音化,消費電力の増大,製造原価の上昇の問題は、特許文献2による装置の場合でも共通の課題である。
この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、冷却空気排出路内での冷却空気の干渉問題を解消させると共に、冷却空気排出路内の冷却空気を排出する排気ファンを不要とする箱形装置を提供することにある。
この発明では前述の目的は、
1)放熱を要する発熱体とこの発熱体に冷却空気を供給する送風機とをそれぞれに有する複数のユニット装置を前記送風機からの冷却空気吐出方向がほぼ同一方向で,前記送風機からの冷却空気吐出位置がほぼ同一位置に揃えられるようにして直方体状の外形を持つ筐体内に上下方向に多段に収納し、それぞれのユニット装置の前記送風機から吐出される前記冷却空気を一括して前記筐体内に形成された冷却空気排出路の上部から排出するようにした箱形装置において、
それぞれの前記ユニット装置の前記送風機から吐出される前記冷却空気の通流に関する下流側の部位の前記冷却空気排出路内に、それぞれの前記送風機から吐出された前記冷却空気が上方向に向けて通流すると共に,前記冷却空気排出路の幅方向に分布してこの冷却空気排出路内を通流するようにする冷却空気通流案内体を備えること、または、
2)前記1項に記載の手段において、前記冷却空気通流案内体は、下段側に収納された前記ユニット装置の前記送風機から吐出された前記冷却空気ほど前記冷却空気排出路の幅方向の端部側を主に通流するようにするものであること、または、
3)前記1項または2項に記載の手段において、前記冷却空気通流案内体は、前記送風機から吐出された前記冷却空気の通流方向を前記送風機の回転中心軸を含む平面内で所定角度をなす方向に変更させるものであるとともに、送風機の回転中心をほぼ中心として適宜の角度で回動させた位置に装着できるものであること、さらにまたは、
4)前記3項に記載の手段において、前記冷却空気通流案内体は、下段側に収納された前記ユニット装置に対応させて設けられるものは、前記送風機の回転中心軸を含む垂直平面からの回動角度を、上段側に収納された前記ユニット装置に対応させて設けられるものより大きな角度として装着されることにより達成される。
この発明による箱形装置では、前記課題を解決するための手段の項で述べた構成とすることで、それぞれのユニット装置が持つ送風機からほぼ水平方向に吐出された冷却空気は、それぞれの冷却空気通流案内体によって案内されることで、冷却空気排出路内の通流方向が変更される。そうして、冷却空気通流案内体によって通流方向が変更された後の、冷却空気排出路内のそれぞれのユニット装置の送風機から吐出された冷却空気の通流方向は、箱形装置の背面側から見た場合には、それぞれのユニット装置の送風機から吐出された冷却空気は、それぞれの冷却空気通流案内体によって異なった通流方向が与えられ、しかも、より下段側に収納されたユニット装置の送風機から吐出される冷却空気ほど、冷却空気排出路の幅方向の端部側を主に通流する成分を得られることになる。すなわち、より下側に収納されるユニット装置の送風機から吐出された冷却空気が冷却空気排出路内を通流しよとする先には、より上側のユニット装置の送風機から吐出された冷却空気の主たる通流成分は存在しないことになる。
この結果、この発明による箱形装置では、より下側に収納されるユニット装置の送風機から吐出された冷却空気が、より上側のユニット装置の送風機から吐出された冷却空気により冷却空気排出路内の通流を妨げられるという、冷却空気排出路内での冷却空気の干渉問題を解消することが可能になる。さらに、この発明による箱形装置における冷却空気排出路内の冷却空気の通流状態は、冷却空気排出路の幅方向に拡がって通流されることになるので、冷却空気排出路内の通流速度が均等化されることで、冷却空気排出路の上部に向かう冷却空気の冷却空気排出路内の通流を極めてスムースにすることが可能になる。また、箱形装置の側面側から見た場合には、それぞれのユニット装置の送風機から吐出されて冷却空気通流案内体により案内された冷却空気は、冷却空気排出路内を上方に向かう成分を得られることになる。したがって、この発明による箱形装置では、排気ファンなどを設けること無しに、冷却空気を筐体の上部から箱形装置の外部に容易に排出することが可能になるとの効果を得ることができる。
以下この発明を実施するための最良の形態を図1〜図4を参照して詳細に説明する。ここで、図1はこの発明の実施の形態の一例による箱形装置を示すその側面図であり、図2は図1に示した箱形装置の背面図であり、図3は図1に示した箱形装置の上面図である。図4は図2のP部に示された冷却空気通流案内体の詳細図で、(a)は箱形装置の背面側から見た図であり、(b)は図4の(a)におけるR矢視図である。なお、以下の説明においては、図5,図6に示した従来例の箱形装置と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、以後の説明に用いる図中には、図5,図6で付した符号については、極力代表的な符号のみを記すようにしている。
図1〜図4において、1は、図5,図6に示した従来例による箱形装置9に対して、それぞれのユニット装置7の送風機6から吐出される冷却空気5の通流に関する下流側の部位の冷却空気排出路43内に冷却空気通流案内体2を配設すると共に、排気ファン8を設けないようにした、この発明による箱形装置である。冷却空気通流案内体2は、この事例の場合には図4に示すように、平板状体である案内体本体21と、複数のルーバー体25とによって構成されている。冷却空気通流案内体2は、隔壁体41の各ユニット装置7がそれぞれ持つ送風機6と正対する部位に設けられている冷却空気5を通流させる貫通孔(不図示)を、案内体本体21で覆うようにして、ねじ等の締結体29,29を用いて隔壁体41に装着される。
案内体本体21は、冷却空気通流案内体2が隔壁体41に装着された際に,冷却空気5を通流させる前記貫通孔(不図示)を覆うことになる部位に、冷却空気5を通流させる多数のスリット22を設けると共に、冷却空気通流案内体2を隔壁体41に取り付ける際に締結体29,29を差し込むための取付孔23,23が設けられている。2個の取付孔23は、同一の中心円を共有するように、互いに対称となる関係で円弧状に形成されている。それぞれのルーバー体25は、冷却空気5の案内を行う短冊形をしたルーバー本体部26と、ルーバー本体部26の両端部に設けられてルーバー体25を案内体本体21に装着する際に,案内体本体21に取り付けられる取付部27,27とで構成されている。そうして、ルーバー本体部26と取付部27,27との間には、ルーバー体25が案内体本体21に装着された後に、案内体本体21に対するルーバー本体部26の長辺に平行な垂直面と,ルーバー本体部26の面とのなす角度θ25が、図4に示すように、適切な鋭角値が形成されるように配慮されている。
そうして、前記の構成を持つ冷却空気通流案内体2は、この事例の場合には、次記するようにして図2に示すように隔壁体41に取り付けられる。すなわち、最上段部に収納されたユニット装置7に対応する冷却空気通流案内体2は、ルーバー本体部26の長辺がほぼ水平になるように取り付けられる。上から2段目に収納されたユニット装置7に対応する冷却空気通流案内体2は、ルーバー本体部26の長辺が水平位置から時計方向にほぼ角度θだけ傾けられて取り付けられる。上から3段目に収納されたユニット装置7に対応する冷却空気通流案内体2は、ルーバー本体部26の長辺が水平位置から反時計方向にほぼ角度θだけ傾けられて取り付けられる。上から4段目に収納されたユニット装置7に対応する冷却空気通流案内体2は、ルーバー本体部26の長辺が水平位置から時計方向にほぼ角度2θだけ傾けられて取り付けられる。最下段部に収納されたユニット装置7に対応する冷却空気通流案内体2は、ルーバー本体部26の長辺が水平位置から反時計方向にほぼ角度2θだけ傾けられて取り付けられる。
図1〜図4に示すこの発明の実施の形態の一例による箱形装置1では前述の構成としたので、それぞれのユニット装置7が持つ送風機6からほぼ水平方向に吐出された冷却空気5は、前記のように取り付けられたそれぞれの冷却空気通流案内体2のルーバー本体部26によって案内されることで、図1および図2に小さい白抜き矢印で示したように、冷却空気排出路43内の通流方向が変更される。そうして、冷却空気通流案内体2のルーバー本体部26によって通流方向が変更された後の、冷却空気排出路43内のそれぞれのユニット装置7の送風機6から吐出された冷却空気5の通流方向は、まず、図2に示した箱形装置1の背面側から見た場合には、それぞれのユニット装置7の送風機6から吐出された冷却空気5は、それぞれの冷却空気通流案内体2によって異なった通流方向が与えられ、しかも、より下段側に収納されたユニット装置7の送風機6から吐出される冷却空気5ほど、冷却空気排出路43の幅方向の端部側を主に通流する成分を得られることになる。すなわち、より下側に収納されるユニット装置7の送風機6から吐出された冷却空気5が冷却空気排出路43内を通流しよとする先には、より上側のユニット装置7の送風機6から吐出された冷却空気5の主たる通流成分は存在しないことになる。
この結果、箱形装置1では、より下側に収納されるユニット装置7の送風機6から吐出された冷却空気5が、より上側のユニット装置7の送風機6から吐出された冷却空気5により冷却空気排出路43内の通流を妨げられるという、前記特許文献1による装置が持つ、冷却空気排出路内での冷却空気の干渉問題を解消できることになる。さらに、箱形装置1における冷却空気排出路43内の冷却空気5の通流状態は、冷却空気排出路43の幅方向に拡がって通流されることになるので、冷却空気排出路43内の通流速度が均等化されることで、通気孔44に向かう冷却空気5の冷却空気排出路43内の通流を極めてスムースにすることができる。また、図1に示した箱形装置1の側面側から見た場合には、それぞれのユニット装置7の送風機6から吐出されて冷却空気通流案内体2により案内された冷却空気5は、水平面との間になす角度がほぼ前記角度θ25を持つことになり、冷却空気排出路43内を通流する冷却空気5は、冷却空気排出路43内を上方に向かう成分を得られることになる。したがって、箱形装置1では、排気ファンなどを設けること無しに、冷却空気5は筐体4の上面部に形成された通気孔44から箱形装置1の外部に排気52として容易に排出されることになる。
前述の説明では、それぞれのユニット装置7の送風機6から吐出された冷却空気5を、冷却空気排出路43の幅方向に分布してこの冷却空気排出路43内を通流させるようにする手段として、同一構造のそれぞれの冷却空気通流案内体2の案内体本体21を順次回動させた姿勢として冷却空気排出路43に取り付けることで行うとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、それぞれの冷却空気通流案内体の案内体本体は同一姿勢で冷却空気排出路43に固定させ、冷却空気通流案内体に組み込まれるルーバー本体部を含むルーバー体の案内体本体に対する固定角度を、それぞれのユニット装置7に対応させて異ならせるようにしてもよい。また、前述の説明では、同一構造のそれぞれの冷却空気通流案内体2の案内体本体21を順次回動させた姿勢として冷却空気排出路43に取り付けるようにするための取付孔として、同一の中心円を共有するように、互いに対称となる関係で円弧状に形成された2個の取付孔23を案内体本体21に形成するとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、ピッチ円を共有する複数対の円形状などの貫通孔を案内体本体に形成するようにしてもよい。
この発明の実施の形態の一例による箱形装置を示すその側面図である。 図1に示した箱形装置の背面図である。 図1に示した箱形装置の上面図である。 図2のP部に示された冷却空気通流案内体の詳細図で、(a)は箱形装置の背面側から見た図であり、(b)は図4の(a)におけるR矢視図である。 従来例の箱形装置を示すその側面図である。 図5中に示されたユニット装置の要部を示す側面図である。
符号の説明
1 箱形装置
2 冷却空気通流案内体
43 冷却空気排出路
5 冷却空気
7 ユニット装置

Claims (4)

  1. 放熱を要する発熱体とこの発熱体に冷却空気を供給する送風機とをそれぞれに有する複数のユニット装置を前記送風機からの冷却空気吐出方向がほぼ同一方向で,前記送風機からの冷却空気吐出位置がほぼ同一位置に揃えられるようにして直方体状の外形を持つ筐体内に上下方向に多段に収納し、それぞれのユニット装置の前記送風機から吐出される前記冷却空気を一括して前記筐体内に形成された冷却空気排出路の上部から排出するようにした箱形装置において、
    それぞれの前記ユニット装置の前記送風機から吐出される前記冷却空気の通流に関する下流側の部位の前記冷却空気排出路内に、それぞれの前記送風機から吐出された前記冷却空気が上方向に向けて通流すると共に,前記冷却空気排出路の幅方向に分布してこの冷却空気排出路内を通流するようにする冷却空気通流案内体を備えることを特徴とする箱形装置。
  2. 請求項1に記載の箱形装置において、前記冷却空気通流案内体は、下段側に収納された前記ユニット装置の前記送風機から吐出された前記冷却空気ほど前記冷却空気排出路の幅方向の端部側を主に通流するようにするものであることを特徴とする箱形装置。
  3. 請求項1または2に記載の箱形装置において、前記冷却空気通流案内体は、前記送風機から吐出された前記冷却空気の通流方向を前記送風機の回転中心軸を含む平面内で所定角度をなす方向に変更させるものであるとともに、送風機の回転中心をほぼ中心として適宜の角度で回動させた位置に装着できるものであることを特徴とする箱形装置。
  4. 請求項3に記載の箱形装置において、前記冷却空気通流案内体は、下段側に収納された前記ユニット装置に対応させて設けられるものは、前記送風機の回転中心軸を含む垂直平面からの回動角度を、上段側に収納された前記ユニット装置に対応させて設けられるものより大きな角度として装着されることを特徴とする箱形装置。
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