JP2017204928A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型化することなく湯気や煙の影響を抑制できる電気機器を提供する。
【解決手段】 本発明の電気機器は、筐体１の下壁３に設けられた第１の空気入口９及び
、筐体の上壁に設けられた第１の空気出口１１の間に構成される第１の空気流路と、この
第１の空気流路に位置して設けられる放熱フィン１８と、下壁３に設けられた第２の空気
入口８及び、上壁に設けられた第２の空気出口１０の間に形成される第２の空気流路に第
２の電気部品を位置させた状態で第２の空気入口８を覆う箱状のカバー部材３１とを備え
ると共に、当該カバー部材３１は第２の空気入口８に相対向する開口３７と、下面と、前
面と、後面と、右面と、左面とを有し、少なくとも前面に小穴が複数備えるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、家屋の壁面に取り付けられる電力変換装置などの電気機器に関し、特に筐体
の空気の入口から湯気や煙などが浸入するのを抑制する構造に関するものである。

筐体の中に直流電力を交流電力に変換する電気回路を収納すると共に、筐体の下壁の空
気入口から入った空気が上壁の空気出口から出る過程でこの電気回路を構成する発熱性部
品の冷却を成すように構成したものが知られている。
このような電気機器では、空気入口から筐体内に湯気や煙等が入った場合、例えば湯気
が筐体内を通過する過程で発熱性部品やその他の電気部品に長期にわたって結露するとこ
れら部品に絶縁不良が生じることがあった。煙が筐体内に入った場合にも同様にこれらの
部品が絶縁不良に至る場合があった。

筐体に浸入する湯気の対策を施したものには、特許文献１に記載されたようなものがあ
った。例えば、発熱部品（発熱性の電気部品）をカバーで覆って密閉し、湯気がこの部品
で結露しないようにしたものが記載されていた。

特開２０１５−２２３０２５号公報

特許文献１に記載されたものは、発熱部品やその他の電気部品を個別に、またはまとめ
てカバーで覆い夫々の部品の結露を防止するものであった。このような構成では、構造上
小型化が難しくなると共に、これら部品を充分に冷却するための冷却ファンなどを新たに
必要とする問題点があった。

その結果、電気機器の重量が増加し大型化となり、例えば浴室に隣接する脱衣所の壁面
へ取り付ける際には設置スペースが充分に確保できず、この電気機器の取り付に支障をき
たす場合があった。また、空気の自然循環のみでは発熱性部品の冷却が充分に行えない場
合があった。

本発明の電気機器は、放熱フィンを有し発熱性の第１の電気部品を取り付けた状態のヒ
ートシンク、及び発熱性の第２の電気部品を筐体内に収納した電気機器において、筐体の
下壁に設けられた第１の空気入口、及び筐体の上壁に設けられた第１の空気出口の間に形
成される第１の空気流路と、この第１の空気流路に位置して設けられる放熱フィンと、下
壁に設けられた第２の空気入口、及び上壁に設けられた第２の空気出口の間に形成される
第２の空気流路に第２の電気部品を位置させた状態で第２の空気入口を覆う箱状のカバー
部材とを備えると共に、当該カバー部材は第２の空気入口に相対向する開口と、下面と、
前面と、後面と、右面と、左面とを有し、少なくとも前面に小穴が複数備えられているこ
とを特徴とするものである。

本発明の電気機器は、箱状のカバー部材で空気入口から入る湯気や煙を抑制しながら、
この空気入口から筐体内に入る空気量の確保も可能にしているものである。

図１は、本発明の一実施形態を示す電気機器の説明図である。 図２は、図１に示した電気機器の下壁の説明図である。 図３は、図１に示した電気機器の上壁の説明図である。 図４は、図１に示した電気機器の背壁の説明図である。 図５は、図１に示したカバー部材の説明図である。 図６は、カバー部材の他の実施利の説明図である。 図７は、湯気の流れを示す説明図である。

本発明は電気機器を家屋の壁面に取り付けた際に、下壁に備えるカバー部材で空気入口
から湯気や煙が筐体内に入ることを抑制するものである。

図１は本発明の一実施形態を示す電気機器の説明図であり、筐体１は少なくとも背壁２
とこの背壁２を囲むように立ち上げられた状態の下壁３、上壁４、右壁５、左壁６および
、前面側から着脱自在に取り付けられる前面パネル７から構成されている。
背壁２、下壁３、上壁４、右壁５、左壁６は金属板を折曲・接合加工して塗装を施して
成したもの、カラー鋼板を絞り加工して成したもの、合成樹脂で一体に構成したものなど
を用いることができるので材料、製法等は限定されるものではない。筐体１は後記する電
装回路、発熱性の電気部品などを収容できる構成であればよい。前面パネル７も同様に材
料、加工方法は限定されるものではないが、本発明では合成樹脂の一体成型品を一例とし
て用いる。

筐体１の中には直流電力を交流電力に変換する電気回路が収納され、筐体１の下壁３の
第１の空気入口９（以下、空気入口９と記す。）、第２の空気入口８（以下、空気入口８
と記す）から入った空気が上壁４の第１の空気出口１１（図１では図示せず。また、以下
、空気出口１１と記す。）、第２の空気出口１０（以下、空気出口１０と記す）から出る
過程で電気回路を構成する発熱性の電気部品の冷却を成すように空気流路が形成されてい
る。電気回路は、太陽電池、燃料電池、蓄電池などの直流電源から供給される直流電力を
例えば系統と同期可能な周波数の交流電力に変換するものである。このように構成される
電気機器には、例えば直流電力を交流電力に変換する電力変換装置がある。

この変換のための電気回路は例えば、単相であれば４個のスイッチング素子をブリッジ
状に結線し、これらスイッチング素子をＰＷＭ（パルス幅変調）方式に基づいてＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御して疑似正弦波を得るものを用いることができる。この変換の電気回路はこれに
限るものではなく中性点クランプ方式、階調方式、出力クランプ方式などを用いても良い
。また、いずれの方式による疑似正弦波でも系統と連系する前にこの疑似正弦波の高周波
成分を減衰または実質的に除去するローパスフィルターが備えられる。

このローパスフィルターは少なくともリアクタ１２、１３とコンデンサ（図示せず）を
含むものであり、リアクタ１２、１３はその鉄損、銅損等により発熱する。従って本発明
の電気回路を構成する発熱性の第２の電気部品にはこのリアクタ１２、１３が含まれる。
図１においてヒートシンク１４には直流電力を交流電力への変換のためのスイッチング素
子が取り付けられ、その発熱を放熱フィンで放熱する。スイッチング素子は複数個を単一
のパッケージに収納したモジュール１５であっても良い。従って本発明の電気回路を構成
する発熱性の第１の電気部品にはこのようなスイッチング素子やモジュール１５が含まれ
る。

筐体１の下壁３に設けられた空気入口９及び、筐体１の上壁４に設けられた空気出口１
１（図３参照）の間に第１の空気流路が形成されている。この第１の空気流路にはヒート
シンク１４の放熱フィン１８が位置して設けられている。従って、モジュール１５の放熱
はこの放熱フィン１８を介して第１の空気流路で空気に放熱される。すなわち第１の空気
流路を流れる空気でモジュール１５が冷却される。
下壁３に設けられた空気入口８及び、上壁４に設けられた空気出口１０の間に第２の空
気流路が形成されている。この第２の空気流路中に電気部品（リアクタ１２、１３、及び
モジュール１５など）が位置されている。従って、リアクタ１２、１３、及びモジュール
１５などは第２の空気流路を流れる空気で冷却される。

空気入口８は箱状のカバー部材３１で覆われている。このカバー部材３１は空気入口８
に相対向する開口と、下面と、前面と、後面と、右面と、左面とを有し、少なくとも前面
に小穴が複数備えられている。（詳細は図５参照）カバー部材３１は両側部のフランジ部
分３４を下壁３に着脱可能にネジ３２で止めている。筐体１を下壁３側から見た場合、空
気入口８が覆い隠されているものである。このカバー部材３１は不要の場合はネジ３２を
外して取り外すことができるものである。

図２は下壁３の説明図であり、図３は上壁４の説明図である。図１に合わせて説明する
と、ヒートシンク１４に平行に配置された複数の放熱フィン１３で構成された複数の風路
（この複数の風路はまとめて第１の空気流路に相当する）が筐体１の中の下壁３の空気入
口９と上壁４の空気出口１１との間に構成されている。従って、筐体の下壁３の空気入口
９から入った空気が上壁４の空気出口１１から出る過程で電気回路を構成する発熱性の電
気部品（ヒートシンク１４に取り付けられたモジュール１５）の冷却を成す。ヒートシン
ク１４が加熱されることにより風路内の温度が上がり、空気入口９から入った空気は上昇
気流により空気出口１１へ自然循環する。空気入口９、空気出口１１は複数のスリット状
の孔から構成され、このスリットはヒートシンク１４の放熱フィン間の風路に相対応して
いる。

また、空気入口８、空気出口１０との間には、図１において筐体１内の左側において発
熱性の電気部品であるリアクトル１２、１３が配置されている。従って、筐体の下壁３の
空気入口８から入った空気が上壁４の空気出口１０から出る過程で電気回路を構成する発
熱性の電気部品（リアクトル１２、１３）の冷却を成す。同時にモジュール１５もその表
面に空気が流れることによって冷却される。空気入口８、空気出口１０はメッシュ（網）
で構成されている。また、空気入口８から入った空気の一部は電装基板（図示せず）等の
他の電気部品を冷却して空気出口１０から排気される。尚、空気入口８、空気出口１０は
メッシュ構造に限らず、パンチングメタル（直径５ｍｍの円形、一辺５ｍｍの四角形、長
辺５ｍｍの長方形など種々な形状が可能である）やスリット（例えば幅５ｍｍなど）など
形状や数量は限定されるものではないが、空気の通過量を加味して決められるものである
。

筐体１の中の電気回路にはコンデンサ、抵抗、リレー等の電気部品も用いられており、
空気入口８から入った空気が自然循環でこれらの電気部品も冷却するように風路を形成し
ても良い。

図４は背壁２を筐体１の外側から見た状態の説明図であり、取付板１６が係止部１７に
嵌った状態である。背壁２には開口１９ａ、１９ｂが設けられており、この開口１９ａ、
１９ｂはヒートシンク１４の放熱フィン１８の間に構成される風路へ臨んでいる。背壁２
が取付板１６を介して家屋の壁面に取り付けられることにより風路が略筒状になりトンネ
ル効果が生じやすくなる。同時に開口１９ａ、１９ｂから風路への空気の供給も可能にな
り、空気入口９の空気吸入量を補填することが可能になる。尚２０は直流電源から供給さ
れる直流電力の配線や系統へ出力する交流電力の配線を筐体１内へ引き込む引込口である
。この引込口２０は信号線を引き込んでも良いものである。

図５はカバー部材３１の説明図であり、カバー部材３１は箱状の形状を備え開口を有す
る上面と、下面と、前面と、後面と、右面と、左面との６面で構成されている。夫々（ａ
）は後面の図であり、（ｂ）は下面の図であり、（ｃ）は前面の図であり、（ｄ）は前面
に対して左面の図であり、（ｅ）は前面に対して右面の図であり、（ｆ）は開口を有する
上面の図である。

前面３１ｃには複数の小穴から構成される前面側窓部３３があり、空気の通過を可能に
している。この前面側窓部３３は、例えば空気入口８と同様にメッシュ構造で構成されて
もよく、図６（ａ）（ｂ）に示すパンチングメタル（直径５ｍｍの円形、一辺５ｍｍの四
角形、長辺５ｍｍの長方形など種々な形状が可能である）形状や、図６（ｃ）に示すスリ
ット（例えば幅５ｍｍなど）などで構成してもよく、前面側窓部の形状は限定されるもの
ではない。この形状や小穴の数は空気の通過量を加味して決められるものである。尚、両
側部のフランジ部分３４は下壁３に着脱可能に螺子３２で止められるものである。

左面３１ｄ、右面３１ｅにも前面側窓部３３と同様に構成された左面側窓部３５、右面
側窓部３６があり空気の通過を可能にしている。カバー部材３１を下壁３にフランジ部分
３４を用いて螺子止めした状態で、上面３１ｆの開口３７は第２の空気入口８に相対向し
て設けられる。従って、前面側窓部３３、左面側窓部３５、右面側窓部３６からカバー部
材３１内に入った空気は開口３７を介して空気入口８から筐体１内に流れる。この空気は
第２の空気流路を流れ発熱性の電気部品を冷却した後空気出口１０から筐体１外に出る。

このようにカバー部材３１を備えると、図７（電気機器を壁２３に取り付けた状態）に
示すように、湯気（実線矢印）や煙が下方から上がってきた場合、この湯気や煙はカバー
部材３１の下面３１ｂにあたり上昇方向が電気機器の空気入口８から離れる方向へ曲げら
れる。従って、湯気や煙が空気入口８から筐体内に入ることを抑制することができるもの
である。特に電気機器が実質的な停止状態にあり、発熱性の電気部品による空気の流れが
第２の空気流路に生じていない場合は、湯気が第２の空気流路を流れる際の抵抗は電気機
器の外側を流れる際の抵抗より大きくなる。従って、湯気が電気機器内に入ることを抑制
できるものである。尚、電気機器の運転中に空気の筐体１内への自然循環がある際は、一
部の湯気や煙が筐体内に入り込む場合がある。また、ヒートシンク１４の放熱フィン１８
にアルミニュームやアルミ合金などを用いた場合は、結露による損傷がほとんど見られな
いため湯気などの通過を抑制する必要はない。従って、カバー部材３１により空気入口９
から湯気が第１の空気流路に入ってもモジュール１５の冷却効果を抑制するものではない
。

カバー部材３１の上面３１ｆから下面３１ｂまでの深さＬは、本実施形態では３センチ
メートル程度で構成している。この深さは、湯気の無い状態で電気機器が通常の運転をし
ている際に第２の空気流路に流れる空気の量が発熱性の電気部品の冷却に要する流量を確
保できるように、前面側窓部３３、左面側窓部３５、右面側窓部３６からの空気の流入抵
抗を考慮して設定する。同時に、湯気や煙の方向を曲げる際に、これら湯気や煙が空気入
口８から離れる方向へ向かうように設定している。また、空気入口９への空気流入を阻害
しない程度の深さである。この深さは浅くすれば湯気や煙の浸入をより抑制できるように
なるが、電気部品の冷却に寄与する空気の流入量は減少する。一方の夫々の窓部の流入抵
抗を減らして構成すれば空気の流入量は増加する。

従って、カバー部材３１の深さや夫々の窓部の形状は湯気の立ち具合（湯気の量や時間
）や発熱性の電気部品の冷却に要する空気の量等を考慮して適正に設定するものである。
例えば、電力変換装置を脱衣場に設置する場合は、その設置位置や浴室のドアを開けた際
の湯気の立ち具合に応じて設定する。尚、前面側窓部３３で必要な空気量を得ることがで
きる場合は、左面側窓部３５、右面側窓部３６のいずれか一方、又は両方を省略すること
ができる。

本発明の電気機器は湯気や煙があるところに取り付ける電気機器に適用できるものであ
る。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

１ 筐体
２ 背壁
３ 下壁
４ 上壁
８ 空気入口
９ 空気入口
１０ 空気出口
１１ 空気出口
１２ リアクタ
１３ リアクタ
１４ ヒートシンク
１５ モジュール
３１ カバー部材
３３ 前面側窓部
３７ 開口

Claims (4)

1. 放熱フィンを有し発熱性の第１の電気部品を取り付けた状態のヒートシンク、及び発熱
   性の第２の電気部品を筐体内に収納した電気機器において、前記筐体の下壁に設けられた
   第１の空気入口、及び前記筐体の上壁に設けられた第１の空気出口の間に形成される第１
   の空気流路と、この第１の空気流路に位置して設けられる前記放熱フィンと、前記下壁に
   設けられた第２の空気入口、及び前記上壁に設けられた第２の空気出口の間に形成される
   第２の空気流路に第２の電気部品を位置させた状態で第２の空気入口を覆う箱状のカバー
   部材とを備えると共に、当該カバー部材は第２の空気入口に相対向する開口と、下面と、
   前面と、後面と、右面と、左面とを有し、少なくとも前記前面に小穴が複数備えられてい
   ることを特徴とする電気機器。
2. 前記小穴は格子状に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機器。
3. 前記小穴は下面の側から開口の側へ向かう縦長のスリット状に構成されることを特徴と
   する請求項１に記載の電気機器。
4. 発熱性の電気部品を筐体内に収納した電気機器において、前記筐体の下壁に設けられた
   空気入口及び、前記筐体の上壁に設けられた空気出口の間に形成される空気流路に前記電
   気部品を位置させた状態で前記空気入口を覆う箱状のカバー部材とを備えると共に、当該
   カバー部材は前記空気入口に相対向する開口と、下面と、前面と、後面と、右面と、左面
   とを有し、少なくとも前記前面に小穴が複数備えられていることを特徴とする電気機器。

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