JP2016131166A - 空冷式電気機器、及び、空冷式電気機器におけるエアフィルタの着脱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】交換や清掃のためのエアフィルタの着脱作業を容易にし、コストの低減を可能にした空冷式電気機器を提供する。【解決手段】電気機器の内部を冷却する空気を、エアフィルタを介して、筺体の吸気孔から内部に吸入する空冷式電気機器であって、エアフィルタが、筺体の外側に着脱可能に取り付けられたフィルタカバーによって保持される空冷式電気機器において、エアフィルタ１２を内側に保持してなるフィルタカバー１１の筺体側の端部に、係止片１３ａ〜１３ｄを突設し、これらの係止片１３ａ〜１３ｄを係止孔２１ａ〜２１ｄにそれぞれ係止させてエアフィルタ１２を筺体としての扉２０に取り付け、係止片１３ａ〜１３ｄと係止孔２１ａ〜２１ｄとの係止を解除してフィルタカバー１１及びエアフィルタ１２を扉２０から取り外し可能とする。【選択図】図３

Description

本発明は、エアフィルタを備えた空冷式電気機器、及び、この空冷式電気機器におけるエアフィルタの着脱方法に関するものである。

インバータやコンバータ等の半導体電力変換装置は、筺体内部に収納された半導体ユニットが電力変換を行っており、この半導体ユニットを構成するスイッチング素子等のオン・オフ動作は発熱を伴うため、適切な方法で装置を冷却する必要がある。
従来から用いられている半導体電力変換装置の一般的な冷却方式は空冷方式であり、例えば、筺体正面の扉に吸気孔を配置すると共に天井部に排気用ファンを配置し、外気を筺体内部に流通させることにより、半導体ユニットを冷却している。この場合、筺体内部の絶縁性能を保つ必要があることから、外部から粉塵等が侵入して耐圧が低下しないように、粉塵等を捕集するためのエアフィルタを吸気孔に配置することが行われている。

図５は、空冷方式による従来の半導体電力変換装置の扉の正面図である。
図５において、扉１０１には多数の吸気孔１０２が形成されている。１０３は、吸気孔１０２の前方（紙面手前）に取り付けられるフィルタカバーであり、このフィルタカバー１０３の内側にエアフィルタ１０４が配置されている。
なお、フィルタカバー１０３は、その内側にエアフィルタ１０４を配置した状態で、上下４箇所をネジ１０５にて扉１０１に螺着することにより固定される。

また、図６，図７は、特許文献１に記載された配電盤のエアフィルタ取付構造を示している。
図６において、筺体１１１には開口部１１２が形成され、その前面に開閉可能な蓋１１３が配置されていると共に、蓋１１３の吸気孔（図示せず）と前記開口部１１２との間に位置するようにエアフィルタ１１４が収納されている。蓋１１３にはつまみネジ１１５が取り付けられており、図７に示すように、つまみネジ１１５と一体的に回転する係止片１１６が筺体１１１側の枠体１１７に係止することで蓋１１３が閉状態となり（図６における実線の状態）、つまみネジ１１５を９０度回転させて係止片１１６と枠体１１７との係止を解除することで蓋１１３が開状態となる（図６における仮想線の状態）。

特開平９−９３７２８号公報（段落［００１３］、図３，図５等）

図５〜図７に示した従来技術では、エアフィルタの交換や清掃を行う際に次のような問題がある。
まず、図５の従来技術では、エアフィルタ１０４を着脱するために、４箇所のネジ１０５を緩め、あるいは締めることによってフィルタカバー１０３を着脱しなくてはならず、ネジ１０５を緩める作業や締める作業に多くの時間と労力を必要としていた。特に、図５のようにエアフィルタ１０４が複数箇所に配置される場合には、作業時間や労力の負担が一層大きくなる。

一方、図６，図７の従来技術では、１個のつまみネジ１１５の操作によって蓋１１３の開閉を行うことが可能である。しかし、図６から明らかなように、蓋１１３を開けてエアフィルタ１１４を着脱するためには、筺体１１１の開口部１１２の前方に、単なる空気流路よりも十分に広い作業空間を確保しなくてはならないため、筺体１１１の設置場所に制約を受ける場合があった。

更に、何れの従来技術においても、フィルタカバー１０３や蓋１１３の他に、ネジ１０５やつまみネジ１１５、係止片１１６等の部品が必要であり、これら各種の部品がコスト高の原因となっていた。

そこで、本発明の解決課題は、交換や清掃のためのエアフィルタの着脱作業を容易にし、しかもコストの低減を可能にした空冷式電気機器、及び、この空冷式電気機器におけるエアフィルタの着脱方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る空冷式電気機器は、電気機器の内部を冷却する空気を、エアフィルタを介して、前記電気機器の筺体に形成された吸気孔から前記筺体の内部に吸入する空冷式電気機器であって、前記エアフィルタが、前記筺体の外側に着脱可能に取り付けられたフィルタカバーによって保持される空冷式電気機器において、
前記エアフィルタを内側に保持してなる前記フィルタカバーの前記筺体側の端部に、複数の係止片を突設し、
前記係止片を前記筺体に形成された複数の係止孔にそれぞれ係止させて前記エアフィルタを前記筺体に取り付け、前記係止片と前記係止孔との係止を解除して前記エアフィルタを前記筺体から取り外し可能としたものである。

請求項２に係る空冷式電気機器は、請求項１に記載した空冷式電気機器において、
前記複数の係止片は、前記フィルタカバーの背面下端部に設けられた第１係止片と、前記フィルタカバーの背面上端部に設けられた第２係止片と、を有し、
前記複数の係止孔は、前記第１係止片が挿入されて係止する第１係止孔と、前記第２係止片が挿入されて係止する第２係止孔と、を有し、
前記第１係止片は、前記筺体の下方に向けて開放されて前記フィルタカバーが下方に移動した時に前記第１係止孔の下縁部に係止する第１スリット部と、前記第１係止孔の下縁部に係止して前記フィルタカバーの回動時に支点として機能する突起部と、を備え、
前記第２係止片は、前記筺体の下方に向けて開放されて前記フィルタカバーが下方に移動した時に前記第２係止孔の下縁部に係止する第２スリット部を備えたものである。

また、請求項３に係るエアフィルタの着脱方法は、請求項２に記載した空冷式電気機器における前記エアフィルタの着脱方法において、
前記フィルタカバーの内側に保持された前記エアフィルタを前記筐体に取り付ける際には、
前記第１係止片を前記第１係止孔に挿入し、前記突起部近傍を支点として前記フィルタカバーを前記筺体側に回動させて前記第２係止片を前記第２係止孔に挿入した後、前記フィルタカバーを前記筺体に押し付けながら下方に移動させ、前記第１スリット部及び前記第２スリット部を前記第１係止孔及び前記第２係止孔の下縁部にそれぞれ係合させることにより、前記エアフィルタを前記筺体に取り付け、
前記エアフィルタを前記筐体から取り外す際には、
前記フィルタカバーを前記筐体に沿って上方へ移動させて前記第２係止片と前記第２係止孔との係止を解除した後、前記突起部近傍を支点として前記フィルタカバーを前記筺体から離れる方向に回動させることにより、前記フィルタカバーから前記エアフィルタを取り外すものである。

本発明において、フィルタカバーの上下端部に設けた係止片を筺体側の係止孔にそれぞれ係止させれば、フィルタカバーに保持されたエアフィルタを筐体に取り付けることができ、また、エアフィルタを筐体から取り外す際には、フィルタカバーの上端部の係止片の係止を解除し、下端部の係止孔近傍を支点としてフィルタカバーの上端部を筐体から離す方向に回動させることにより、エアフィルタを取り外すことができる。
すなわち、従来技術のようにネジを用いてフィルタカバーを着脱する必要がないため、エアフィルタの着脱が容易になり、作業時間や労力の大幅な削減が可能である。また、フィルタカバー及び筐体に若干の加工を施すだけで良く、部品数が増加することもないため、エアフィルタの着脱構造を低コストにて実現することができる。

本発明の実施形態に係るフィルタユニットの外観図である。 図１のフィルタユニットが取り付けられる半導体電力変換装置の扉の正面図である。 図１のフィルタユニットを扉に取り付ける手順の説明図である。 図１のフィルタユニットが取り付けられた半導体電力変換装置の扉の正面図である。 空冷方式による従来の半導体電力変換装置の扉の正面図である。 特許文献１に記載された従来技術の主要部の断面図である。 （ａ）は特許文献１に記載された従来技術の主要部の側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１はこの実施形態に係るフィルタユニット１０の外観を示すもので、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は右側面図である。このフィルタユニット１０は、空冷式電気機器の一例である半導体電力変換装置の扉に対して着脱可能となっている。

図１（ａ），（ｂ）において、１１は枠状のフィルタカバーであり、その背面内側には１枚のエアフィルタ１２が収納されている。１４は、フィルタカバー１１の前面の桟である。なお、フィルタカバー１１に対するエアフィルタ１２の取り付け構造は特に限定されず、フィルタユニット１０を、半導体電力変換装置の筐体としての扉２０（図２を参照）から取り外した状態でエアフィルタ１２を着脱可能であればよい。
フィルタカバー１１の背面下端部の両側２箇所には、半導体電力変換装置の扉２０に形成された第１係止孔２１ａ，２１ｂにそれぞれ係止する第１係止片１３ａ，１３ｂが突設され、フィルタカバー１１の背面上端部の両側２箇所には、扉２０に形成された第２係止孔２１ｃ，２１ｄにそれぞれ係止する第２係止片１３ｃ，１３ｄが突設されている。

図１（ｂ）に拡大して示すように、フィルタカバー１１の背面下端部に配置される第１係止片１３ａ，１３ｂは、扉２０側の第１係止孔２１ａ，２１ｂに挿入可能な係止部１３１と、第１係止孔２１ａ，２１ｂの下縁部に係合する第１スリット部１３２と、前記下縁部に当接した状態でフィルタユニット１０の回動を可能にするための突起部１３３と、を備えている。
また、フィルタカバー１１の背面上端部に配置される第２係止片１３ｃ，１３ｄは、扉２０側の第２係止孔２１ｃ，２１ｄに挿入可能な係止部１３４と、第２係止孔２１ｃ，２１ｄの下縁部に係合する第２スリット部１３５と、を備えている。

図２は、フィルタユニット１０が取り付けられる半導体電力変換装置の扉２０の正面図である。
図２において、扉２０には、全体としてフィルタユニット１０の外形にほぼ適合する大きさとなるように、複数の吸気孔２２が形成されている。なお、図２では、２つのフィルタユニット１０を扉２０の上下にそれぞれ取り付けるようになっており、上部の吸気孔２２群の前面に一つのフィルタユニット１０が取り付けられ、下部の吸気孔２２群の前面に一つのフィルタユニット１０が取り付けられる。

また、フィルタカバー１１の背面下部の係止片１３ａ，１３ｂに対応する位置にある吸気孔２２の両側には、係止片１３ａ，１３ｂを挿入可能な係止孔２１ａ，２１ｂがそれぞれ形成され、フィルタカバー１１の背面上部の係止片１３ｃ，１３ｄに対応する位置にある吸気孔２２の両側には、係止片１３ｃ，１３ｄを挿入可能な係止孔２１ｃ，２１ｄがそれぞれ形成されている。

次に、フィルタユニット１０を扉２０に取り付ける際の手順を、図３に基づいて説明する。
図３（ａ）に示すように、エアフィルタ１２が収納されたフィルタカバー１１の第１係止片１３ａ，１３ｂの先端を、突起部１３３が扉２０の第１係止孔２１ａ，２１ｂの下縁部をまたぐように第１係止孔２１ａ，２１ｂに挿入する。この状態で、突起部１３３近傍を支点としてフィルタカバー１１の上部を回動させ、図３（ｂ），（ｃ）に示すように第２係止片１３ｃ，１３ｄを扉２０の第２係止孔２１ｃ，２１ｄに挿入する。

次いで、図３（ｃ），（ｄ）に示すように、フィルタカバー１１の全体を扉２０方向へ押し付けてフィルタカバー１１の全体を下方へ移動させることで、第１スリット部１３２，第２スリット部１３５を第１係止孔２１ａ，２１ｂ及び第２係止孔２１ｃ，２１ｄの下縁部にそれぞれ係合させ、フィルタユニット１０を扉２０に装着する。
フィルタユニット１０を扉２０から取り外す場合には、上記と逆の手順に従えば良い。
フィルタカバー１１に対するエアフィルタ１２の着脱は、フィルタユニット１０を扉２０から完全に取り外した状態、または、フィルタユニット１０の上部を十分に回動させた状態で行うことができる。
なお、図４は、２つのフィルタユニット１０を扉２０の上下にそれぞれ取り付けた状態の正面図である。

本実施形態によれば、フィルタカバー１１の下端部の第１係止片１３ａ，１３ｂを扉２０の第１係止孔２１ａ，２１ｂに引っ掛けた状態でフィルタカバー１１の上部を回動させる動作、及び、フィルタカバー１１を扉２０に押し付けた状態でフィルタカバー１１を押し下げまたは押し上げる動作により、フィルタユニット１０を扉２０に対して着脱することができる。
なお、フィルタユニット１０を着脱する対象物が扉２０に限定されないことは言うまでもなく、空冷式電気機器の筺体を構成する部材であれば良い。

以上説明したように、本実施形態においては、従来技術のように筺体にフィルタカバーをネジ止めする必要がなく、フィルタカバーやエアフィルタの着脱に伴う時間や労力を削減できると共に、取付用ネジ等の部品が不要であることから、コストの低減にも寄与することができる。

本発明は、インバータやコンバータ等の半導体電力変換装置のほか、各種電源装置や配電盤、モータを内蔵した駆動装置など、様々な空冷式電気機器に利用することができる。

１０：フィルタユニット
１１：フィルタカバー
１２：エアフィルタ
１３ａ，１３ｂ：第１係止片
１３ｃ，１３ｄ：第２係止片
１３１，１３４：係止部
１３２：第１スリット部
１３３：突起部
１３５：第２スリット部
１４：桟
２０：扉
２１ａ，２１ｂ：第１係止孔
２１ｃ，２１ｄ：第２係止孔

Claims (3)

1. 電気機器の内部を冷却する空気を、エアフィルタを介して、前記電気機器の筺体に形成された吸気孔から前記筺体の内部に吸入する空冷式電気機器であって、前記エアフィルタが、前記筺体の外側に着脱可能に取り付けられたフィルタカバーによって保持される空冷式電気機器において、
   前記エアフィルタを内側に保持してなる前記フィルタカバーの前記筺体側の端部に、複数の係止片を突設し、
   前記係止片を前記筺体に形成された複数の係止孔にそれぞれ係止させて前記エアフィルタを前記筺体に取り付け、前記係止片と前記係止孔との係止を解除して前記エアフィルタを前記筺体から取り外し可能としたことを特徴とする空冷式電気機器。
2. 請求項１に記載した空冷式電気機器において、
   前記複数の係止片は、前記フィルタカバーの背面下端部に設けられた第１係止片と、前記フィルタカバーの背面上端部に設けられた第２係止片と、を有し、
   前記複数の係止孔は、前記第１係止片が挿入されて係止する第１係止孔と、前記第２係止片が挿入されて係止する第２係止孔と、を有し、
   前記第１係止片は、前記筺体の下方に向けて開放されて前記フィルタカバーが下方に移動した時に前記第１係止孔の下縁部に係止する第１スリット部と、前記第１係止孔の下縁部に係止して前記フィルタカバーの回動時に支点として機能する突起部と、を備え、
   前記第２係止片は、前記筺体の下方に向けて開放されて前記フィルタカバーが下方に移動した時に前記第２係止孔の下縁部に係止する第２スリット部を備えたことを特徴とする空冷式電気機器。
3. 請求項２に記載した空冷式電気機器における前記エアフィルタの着脱方法において、
   前記フィルタカバーの内側に保持された前記エアフィルタを前記筐体に取り付ける際には、
   前記第１係止片を前記第１係止孔に挿入し、前記突起部近傍を支点として前記フィルタカバーを前記筺体側に回動させて前記第２係止片を前記第２係止孔に挿入した後、前記フィルタカバーを前記筺体に押し付けながら下方に移動させ、前記第１スリット部及び前記第２スリット部を前記第１係止孔及び前記第２係止孔の下縁部にそれぞれ係合させることにより、前記エアフィルタを前記筺体に取り付け、
   前記エアフィルタを前記筐体から取り外す際には、
   前記フィルタカバーを前記筐体に沿って上方へ移動させて前記第２係止片と前記第２係止孔との係止を解除した後、前記突起部近傍を支点として前記フィルタカバーを前記筺体から離れる方向に回動させることにより、前記フィルタカバーから前記エアフィルタを取り外すことを特徴とする、空冷式電気機器におけるエアフィルタの着脱方法。

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