JP2015080364A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源装置の小型化、および電源モジュールの放熱性能の向上を図ることが可能な電源装置を実現する。【解決手段】電源装置１００は、電源モジュール１１の両側に設けられたガイド部材６１、７１と、ガイド部材６１、７１を案内すべく、装着スロット１０の両内側に設けられたガイドレール６２、６２と、を備える。電源モジュール１１は、少なくとも一側に半導体素子６０の温度上昇を抑制するための放熱フィン７０を有する。両側のガイド部材６１、７１のうち、少なくとも一方が放熱フィン７０の羽根７１で形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、筐体内部に実装された電源モジュールの装着ガイド構造を改良した電源装置に関する。

無停電電源装置（ＵＰＳ）は、停電等によって負荷機器への入力電源が給電不可になった場合でも、当該無停電電源装置に接続されている負荷機器に対して、一定時間給電し続ける装置である。無停電電源装置等の電源装置の筐体内部には、交流直流変換回路、直流交流変換回路、充電回路などの回路類がモジュール化された電源モジュールが実装されている。

電源装置は、空き増設スロットに電源モジュールを増設することで、電源容量を増大させることができる。また、電源モジュールの内部部品の破損などの故障時には、故障した電源モジュールを新しい電源モジュールに交換することで、迅速に給電能力を復旧させることができる。

この種の電源装置は、たとえば、サーバーラックに搭載して使用される等、保守スペースが限られていることが多い。したがって、多くの場合は、電源装置の正面側から電源モジュールの増設や交換を行う必要がある。

無停電電源装置の電源モジュールの交換に関連する技術としては、たとえば、複数の単電池または単位電池によって構成された組電池を有する組電池ユニットが、電源として着脱可能に設けられるとともに、該組電池ユニットを冷媒により冷却する冷却装置が設けられた無停電電源装置が開示されている（特許文献１参照）。

さらに、バッテリケースの本体ケースへの挿入端部に案内腕を設け、一方の本体ケースの底部に案内溝を設け、案内溝を案内腕が通ることにより、バッテリ出力端子と本体回路端子とが確実に接続されるようにした無停電電源装置が開示されている（特許文献２参照）。

特開２００４−２２３１７号公報 特開平１０−１４５９８４号公報

特許文献１の技術は、特性の異なる組電池を電源として使用する場合にも、容易に交換することを企図しており、モジュール化した所定型式のバッテリの交換構造に関するものではない。

特許文献２の技術は、本体ケースの底部に設けた案内溝をバッテリケースの挿入端部に設けた案内腕が通過するという装着ガイド構造を有する。しかし、当該ガイド構造を設けることで、電源モジュールの幅寸法は増大し、余分なスペースを必要として電源装置が大型化するという問題がある。

バッテリケースに二次電池および充電回路等を収納してモジュール化すると、電源モジュールの放熱性能が阻害されるという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、電源装置の小型化、および電源モジュールの放熱性能の向上を図ることができる電源装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る電源装置は、筐体内の装着スロットに、半導体素子を有する電源モジュールが交換可能に実装された電源装置であって、上記電源モジュールの両側に設けられたガイド部材と、該ガイド部材を案内すべく、上記装着スロットの両内側に設けられたガイドレールと、を備える。

上記電源モジュールは、少なくとも一側に上記半導体素子の温度上昇を抑制するための放熱フィンを有する。

上記両側のガイド部材のうち、少なくとも一方が上記放熱フィンのガイド羽根で形成されていることを特徴とする。

本発明に係る電源装置は、電源モジュールの両側に設けられたガイド部材と、該ガイド部材を案内すべく、装着スロットの両内側に設けられたガイドレールと、を備える。両側のガイド部材のうち、少なくとも一方が放熱フィンのガイド羽根で形成されている。

したがって、本発明に係る電源装置によれば、放熱フィンの一部にガイド部材の機能を持たせたので、電源モジュールの少なくとも一側板にはガイド部材を設ける必要がなく、電源装置の小型化を図ることができる。

また、放熱フィンをケースで覆わないので、電源モジュールの放熱性能の向上を図ることができる。

本実施形態に係る電源装置の正面図である。 本実施形態に係る電源装置内部の正面図である。 本実施形態の電源モジュールの正面図である。 本実施形態の放熱フィンの側面図および正面図である。 比較形態の電源モジュールの正面図である。

以下、図面を参照して、本実施形態に係る電源装置について説明する。

本実施形態に係る電源装置は、電源モジュールの両側に設けられたガイド部材と、該ガイド部材を案内すべく、装着スロットの両内側に設けられたガイドレールと、を備え、両側のガイド部材のうち、少なくとも一方が放熱フィンのガイド羽根で形成される。

したがって、本実施形態によれば、電源装置の小型化、および電源モジュールの放熱性能の向上を図ることが可能な電源装置を実現できるようになる。

［電源装置の構成］
まず、図１から図４を参照して、本実施形態に係る電源装置の構成について説明する。図１は本実施形態に係る電源装置の正面図である。図２は本実施形態に係る電源装置内部の正面図である。図３は本実施形態の電源モジュールの正面図である。図４は本実施形態の放熱フィンの側面図および正面図である。

本実施形態に係る電源装置の説明は、たとえば、サーバーラック等に収納して使用される無停電電源装置を例示して説明する。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る電源装置１００は、箱体状の筐体１内に各種部品が収納されている。筐体１は、矩形筒体状の外枠２と、当該外枠２の正面開口部を覆う正面板３と、当該外枠２の背面開口部を覆う不図示の背面板と、からなっている。

外枠２は、たとえば、塗装スチールやアルミニウム製の板金枠によって形成されている。外枠２の正面部の数箇所には、正面板３の裏面に突設された係合爪（図示せず）を挿入固定するための係合部２１が形成されている。

正面板３は、たとえば、合成樹脂製の板部材で形成され、複数の通気スリット部３１を有する。当該正面板３の中央部には、電源スイッチ３２や電気容量等の表示部３３が備えられている。

背面板は、たとえば、外枠２と同様に板金製であって、外枠２と一体に成形される。背面板には、電源コードを接続するための不図示のソケット部が設けられている。

筐体１内には、交流出力を供給する出力回路部、電源モジュールの電圧を交流に変換するインバータ回路部、停電時にインバータ回路部の出力を負荷側に切り換える制御回路部（いずれも図示せず）、や充電回路などをモジュール化した電源モジュール１１や二次電池Ｌなどが収納されている。

図２において、二次電池は、筐体１内の左側区画Ｌに配置されている。一方、電源モジュール１１の装着スロット１０は、筐体１内の右側区画Ｒに配置され、上下２段に設けられている。上下２段の装着スロット１０のうち、下段は通常スロット１０ａ、上段は増設スロット１０ｂとなっている。図２は、増設スロット１０ｂにも電源モジュール１１を装着した状態を示している。

図３に示すように、電源モジュール１１は、合成樹脂製もしくは金属製のケース４０で覆われてモジュール化されている。ケース４０の底板４２上には、出力回路部、インバータ回路部、制御回路部、充電回路などがプリント配線された配線基板５０が設けられている。

ケース４０の外側部には、半導体素子６０の温度上昇を抑制するための放熱フィン７０が設けられている。放熱フィン７０は、複数の羽根７２を有する。放熱フィン７０は、羽根７２側を外に向けて、当該羽根７２側がケース４０から露出している。

図４に示すように、放熱フィン７０の半導体素子６０と接触する側には、プリント配線板に当該放熱フィン７０を支持するための段部７３が形成されている。放熱フィン７０は、放熱フィン７０を支持するケース４０の内面でケースの底板４２に支持される。

再び図３を参照して、ケース４０の側板４１の下部には、板状のガイド部材６１が横方向に突設されている。一方、装着スロット１０の内側には、当該ガイド部材６１に相対向するようにガイドレール６２が設けられている。ガイドレール６２はコ字状を呈しており、ガイド部材６１は当該ガイドレール６２に沿って案内される。

放熱フィン７０の一部には、板状のガイド羽根（ガイド部材）７１が横方向に突設するように形成されている。一方、装着スロット１０の内側には、当該ガイド羽根７１に相対向するようにガイドレール６２が設けられている。ガイドレール６２はコ字状を呈しており、ガイド羽根７１は当該ガイドレール６２に沿って案内される。ガイド羽根７１は、電源モジュール１１を支持するため、他の羽根７２よりも肉厚に形成されている。

放熱フィン７０のガイド羽根７１の高さ位置は、ケース４０の側板４１のガイド部材６１の高さ位置よりも、上方に配置されている。ガイド部材６１とガイド羽根７１を案内するためのガイドレール６２、６２の高さ位置も同様に設定されている。ガイドレール６２、６２は、装着スロット１０の奥行き方向へ延出されている。

電源モジュール１１は、いわゆるプラグイン機構により、装着スロット１０内に実装される。すなわち、装着スロット１０の両内側に設けられたガイドレール６２、６２に沿って、ケース４０の側板４１のガイド部材６１と放熱フィン７０のガイド羽根７１が移動することにより、入出力端子と本体回路端子とがプラグイン接続される。

［電源装置の作用］
次に、図１から図３、および図５を参照して、本実施形態に係る電源装置１００の作用について説明する。

図２に示したように、本実施形態に係る電源装置１００は、筐体１の右側区画Ｒに上下２段の装着スロット１０を備えている。通常スロット１０ａに装着した電源モジュール１１と増設スロット１０ｂに装着した電源モジュール１１とを並列接続する場合は、電源容量を増大させることができる。

図１から図３に示すように、電源モジュール１１の増設や交換は、電源装置１００の正面側から正面板３を外した状態で行われる。電源モジュール１１は、上述したように、プラグイン機構により装着スロット１０内に実装される。具体的には、電源モジュール１１の装着時に、装着スロット１０の両内側に設けられたガイドレール６２、６２に沿って、ケース４０の側板４１のガイド部材６１と放熱フィン７０のガイド羽根７１が移動することにより、入出力端子と本体回路端子とがプラグイン接続される。

すなわち、本実施形態に係る電源装置１００は、電源モジュール１１の両側に設けられたガイド部材６１、７１のうち、少なくとも一方が放熱フィン７０のガイド羽根７１で形成されている。

本実施形態に係る電源装置１００の作用効果を明確にすべく、比較形態として従来構造の電源モジュールを挙げて説明する。

図５は比較形態としての従来構造の電源モジュールの正面図である。

図５に示すように、従来の電源モジュール２１１は、合成樹脂製もしくは金属製のケース２４０内に、配線基板２５０および放熱フィン２７０等が全て収納されている。ガイド部材２６１、２６１は、ケース２４０の両側板２４１、２４１に上下に位置をずらして突設されている。

電源モジュール２１１の装着時には、装着スロット１０の両内側に設けられたガイドレール２６２、２６２に沿って、ケース２４０の両側板２４１、２４１に設けられたガイド部材２６１、２６１が移動することにより、入出力端子と本体回路端子とがプラグイン接続される。

したがって、本実施形態に係る電源装置１００によれば、放熱フィン７０の一部であるガイド羽根７１にガイド部材の機能をもたせたので、ケース４０の少なくとも一側板にはガイド部材６１を設ける必要がなく、比較形態に比して電源装置１００の小型化を図ることができる。

また、放熱フィン７１はケース４０で覆わないので、放熱フィン７１が冷却空気に触れやすく、電源モジュール１１の放熱性能の向上を図ることができる。

放熱フィン７０は、少なくともガイド羽根７１がケース４０から露出していれば、ガイド部材の機能をもたせることができる。ガイド羽根７１のみをケース４０から露出させる場合は、全ての羽根７１をケース４０から露出させる場合よりも、電源モジュール１１の放熱性能が劣ることになる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

すなわち、上記実施形態では、電源モジュール１１の一側にガイド羽根７１を有する放熱フィン７０を設けているが、これに限定されず、電源モジュール１１の両側にガイド羽根７１を有する放熱フィン７０を設けてもよい。

１ 筐体、
１０ 装着スロット、
１１ 電源モジュール、
６０ 半導体素子、
６１ ガイド部材、
６２ ガイドレール、
７０ 放熱フィン、
７１ ガイド羽根（ガイド部材）、
１００ 電源装置。

Claims (2)

1. 筐体内の装着スロットに、半導体素子を有する電源モジュールが交換可能に実装された電源装置であって、
   前記電源モジュールの両側に設けられたガイド部材と、
   該ガイド部材を案内すべく、前記装着スロットの両内側に設けられたガイドレールと、
   を備え、
   前記電源モジュールは、少なくとも一側に前記半導体素子の温度上昇を抑制するための放熱フィンを有し、
   前記両側のガイド部材のうち、少なくとも一方が前記放熱フィンのガイド羽根で形成されていることを特徴とする電源装置。
2. 前記放熱フィンは、少なくとも前記ガイド羽根がケースから露出していることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。

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