JP2019040968A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体の天壁から熱が過剰に放出されることが防止された電気機器を提供する。【解決手段】電気機器は、底壁１０Ｆ及び天壁１０Ｅを有する筐体１を備え、当該筐体１内に、底壁１０Ｆに沿って空気を流す流路が形成された第１室１１と、当該第１室１１に隣接配置された第２室１２及び第３室１３と、が設けられている。そして、筐体１は、第１仕切り壁１４Ａと、第２仕切り壁１４Ｂと、を更に有する。第１仕切り壁１４Ａは、底壁１０Ｆから天壁１０Ｅまで延び、第１室１１と第２室１２との間を仕切る。第２仕切り壁１４Ｂは、底壁１０Ｆから天壁１０Ｅへ向けて延びた立板部１４１と、当該立板部１４１の上端から第１仕切り壁１４Ａまで横方向に延びた横板部１４２と、を含み、これらによって第１室１１と第３室１３との間を仕切ると共に、横板部１４２により第１室１１を天壁１０Ｅから離間させる。【選択図】図３

Description

本発明は、電源装置等の電気機器において筐体内を冷却する技術に関する。

電気機器には、水や塵埃等の異物からの保護を要する電子回路が筐体内に構築されているものが多く存在する。この様な電気機器は、電子回路を異物から保護しつつ冷却するための構造を有している（例えば、特許文献１参照）。具体的には、当該筐体の底壁と天壁の間に、第１室と第２室とが設けられており、第１室には、吸気口から排気口まで天壁に沿って空気を流す流路が形成され、第２室は、仕切り壁を介して第１室に隣接配置されている。そして、第２室内に電子回路が設置され、第１室内には、上記流路を流れる空気との熱交換により第２室内を冷却するフィンが設置されている。

特開平１１−２５１４９９号公報

しかしながら、上記電気機器には次の様な問題があった。即ち、第１室には、電子回路で生じた熱がフィンを通じて伝達されるため、大量の熱が集められる。このため、第１室に伝達された熱は、第１室内を流れる空気によって排気口から排出されはするものの、多くの熱が、天壁に直接的に伝達され、当該天壁が過剰に熱せられる。天壁が過剰に熱せられると、意図しない箇所（即ち、排気口とは異なる箇所）から熱が放出されることになる。

電気機器が使用される環境は、ユーザごとに異なる。例えば、電気機器は、熱の影響を受け易い別の装置が周囲に配された環境で使用されることがある。この様な環境で電気機器が使用される場合において、電気機器が天壁から多くの熱を放出してしまうと、電気機器自体が発熱源となって別の装置に熱影響を及ぼす虞がある。

そこで本発明の目的は、筐体の天壁から熱が過剰に放出されることが防止された電気機器を提供することである。

本発明に係る電気機器は、底壁及び天壁を有する筐体を備え、当該筐体内に、底壁に沿って空気を流す流路が形成された第１室と、当該第１室に隣接配置された第２室及び第３室と、が設けられている。そして、筐体は、第１仕切り壁と、第２仕切り壁と、を更に有する。第１仕切り壁は、底壁から天壁まで延び、第１室と第２室との間を仕切る。第２仕切り壁は、底壁から天壁へ向けて延びた立板部と、当該立板部の上端から第１仕切り壁まで横方向に延びた横板部と、を含み、これらによって第１室と第３室との間を仕切ると共に、横板部により第１室を天壁から離間させる。

上記電気機器によれば、天壁から離間した横板部によって第１室の天井が構成されることにより、第１室が、天壁から離間して配置される。これにより、第１室と天壁との間に第３室の一部が介在し、その結果として、第１室から天壁へ熱が伝わり難くなる。よって、第１室内の熱により横板部が直接的に熱せられたとしても、横板部から天壁には熱が伝わり難く、従って、天壁が過剰に熱せられることがない。

本発明によれば、筐体の天壁から熱が過剰に放出されることが防止される。

本発明の実施形態である電源装置を（ａ）正面側及び（ｂ）背面側のそれぞれから見て示した斜視図である。 電源装置の内部構成を示した横断面図である。 図２に示されたIII−III線に沿う縦断面図である。 筐体の内部構成を部分的に示した破断斜視図である。 電源装置の変形例を示した横断面図である。

本発明を電源装置に適用した実施形態について、図面に沿って具体的に説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態である電源装置を正面側及び背面側のそれぞれから見て示した斜視図である。図１（ａ）及び（ｂ）に示される様に、電源装置は、吸気口１ａと排気口１ｂとを有する筐体１を備える。筐体１は、箱型を呈した外壁として、前壁１０Ａと、後壁１０Ｂと、左右の側壁１０Ｃ及び１０Ｄと、天壁１０Ｅと、底壁１０Ｆとを有する。

図２は、電源装置の内部構成を示した横断面図である。図３は、図２に示されたIII−III線に沿う縦断面図である。又、図４は、筐体１の内部構成を部分的に示した破断斜視図である。図２〜図４に示される様に、筐体１内には、第１室１１と、第２室１２と、第３室１３と、が設けられている。具体的には、筐体１は、第１室１１と第２室１２との間を仕切る第１仕切り壁１４Ａと、第１室１１と第３室１３との間を仕切る第２仕切り壁１４Ｂと、を更に有し、これらの仕切り壁と外壁とによって第１室１１〜第３室１３が形成されると共に、第２室１２及び第３室１３が第１室１１に隣接配置されている。より具体的には、以下の通りである。

第１仕切り壁１４Ａは、底壁１０Ｆから天壁１０Ｅまで底壁１０Ｆに対して垂直に延びる（図３参照）と共に、前壁１０Ａから後壁１０Ｂまで拡がっている（図２参照）。そして、第１仕切り壁１４Ａは、前壁１０Ａ及び後壁１０Ｂのそれぞれにネジ留めされている（図２参照）。

第２仕切り壁１４Ｂは、立板部１４１と、横板部１４２と、を含む（図３参照）。立板部１４１は、底壁１０Ｆから天壁１０Ｅへ向けて延びた部分である。具体的には、立板部１４１は、第１仕切り壁１４Ａに対向した状態で、底壁１０Ｆに対して垂直に延びている。又、横板部１４２は、立板部１４１の上端から第１仕切り壁１４Ａまで横方向に延びた部分である。本実施形態では、第２仕切り壁１４Ｂは、平板を屈曲変形させて形成されている。よって、第２仕切り壁１４Ｂは、後述する各種部品（フィンや配線等）の組付けに対して高い強度を有する。

更に、立板部１４１及び横板部１４２は何れも、前壁１０Ａから後壁１０Ｂまで拡がっている（図２参照）。そして、立板部１４１が、前壁１０Ａ及び後壁１０Ｂのそれぞれにネジ留めされ（図２参照）、且つ、横板部１４２のうちの立板部１４１とは反対側の端部１４１ａが、第１仕切り壁１４Ａにネジ留めされている（図３及び図４参照）。

第１室１１は、前壁１０Ａ、後壁１０Ｂ、底壁１０Ｆ、第１仕切り壁１４Ａ、及び第２仕切り壁１４Ｂによって囲まれることで形成されている。そして、前壁１０Ａにおいて、第１室１１内に外気を直接的に吸入することが可能となる位置に、吸気口１ａが形成されている（図２参照）。又、後壁１０Ｂにおいて、第１室１１内の空気を外部へ直接的に排出することが可能となる位置に、排気口１ｂが形成されている（図２参照）。本実施形態では、図１（ａ）及び（ｂ）に示される様に、複数のスリットを持ったカバー８が吸気口１ａに取り付けられている。又、排気口１ｂは、後壁１０Ｂに形成された複数の貫通孔から構成されている。

この様な第１室１１によれば、第１室１１内には、吸気口１ａから吸入される空気を底壁１０Ｆに沿って排気口１ｂまで流す主流路２１が形成される（図２参照）。又、第２仕切り壁１４Ｂによれば、天壁１０Ｅから離間した横板部１４２によって第１室１１の天井が構成されることにより、第１室１１が、天壁１０Ｅから離間して配置される（図３参照）。これにより、第１室１１と天壁１０Ｅとの間に第３室１３の一部が介在し、その結果として、第１室１１から天壁１０Ｅへ熱が伝わり難くなっている。

第２室１２は、筐体１を構成している外壁のうちの側壁１０Ｄを除く壁と、第１仕切り壁１４Ａと、によって囲まれることで形成されており、これらの壁により密閉されている。よって、第２室１２は、防塵性能を有している。又、第３室１３は、筐体１を構成している外壁のうちの側壁１０Ｃを除く壁と、第１仕切り壁１４Ａと、第２仕切り壁１４Ｂと、によって囲まれることで形成されている。

図２及び図３に示される様に、電源装置は、ファン３と、第１フィン５１と、第２フィン５２と、を更に備え、これらが第１室１１に設置されている。ファン３は、第１室１１内の位置であって且つ吸気口１ａ近傍の位置に設置されており、吸気口１ａから第１室１１内へ空気を吸入する（図２参照）。尚、吸気口１ａから第１室１１内への空気の吸入が実現されるのであれば、ファン３は、第１室１１内の他の位置に設置されてもよいし、筐体１外の位置に設置されてもよい。

ファン３の駆動により吸気口１ａから吸入された空気は、第１フィン５１及び第２フィン５２内を通過する。そして、第１フィン５１は、主流路２１を流れる空気との熱交換により第２室１２内を冷却する。又、第２フィン５２は、主流路２１を流れる空気との熱交換により第３室１３内を冷却する。この様に第１室１１内を空気が流れることにより、第１室１１内に設けられた部品等が空気で直接的に冷却されるだけでなく、第２室１２及び第３室１３内に設けられた回路や部品等（後述する主回路４１や入出力回路４２等）が、第１フィン５１及び第２フィン５２を介して間接的に冷却される。

本実施形態では更に、吸気口１ａから吸入された空気は、その一部が第３室１３へ導かれる。具体的には、第２仕切り壁１４Ｂの立板部１４１に、第１通気口６ａ及び第２通気口６ｂが設けられている（図２参照）。第１通気口６ａは、吸気口１ａに近い位置において、吸気口１ａから吸入される空気の一部を第３室１３へ流入させる。又、第２通気口６ｂは、排気口１ｂに近い位置において、第３室１３内の空気を第１室１１へ流出させる。これにより、第３室１３内には、吸気口１ａから吸入される空気の一部を、第１通気口６ａから第２通気口６ｂまで流す副流路２２が形成される。そして、この様に第３室１３内に空気を流すことにより、第３室１３内に設けられた回路や部品等を空気で直接的に冷却することができる。尚、第１通気口６ａ及び第２通気口６ｂの開口面積、形状、位置等を調整することにより、第３室１３内に流す空気の量を調整することができる。

図２に示される様に、電源装置は、筐体１内に構築された電源回路を更に備える。電源回路は、第１巻線４０Ａと、第２巻線４０Ｂと、主回路４１と、入出力回路４２と、制御回路４３と、を含む。本実施形態では、第１巻線４０Ａが第１室１１内に配され、主回路４１及び制御回路４３が第２室１２内に配され、第２巻線４０Ｂ及び入出力回路４２の一部（主に配線４２２）が第３室１３内に配されている。尚、図２では、各種回路を構成する部品の図示が部分的に省略されている。

第１巻線４０Ａ及び第２巻線４０Ｂは、塵埃等の異物からの保護が不要で且つ耐腐食性を持った部品であり、動作時に発熱を伴うものである。そして、この様な部品は、吸気口１ａから吸入された空気を直接的に吹き付けて冷却することが可能であるので、空気が流れる第１室１１や第３室１３に配される。

主回路４１は、平滑回路やコンバータ回路等を含み、これらの回路には、スイッチ素子等、塵埃等の異物からの保護を要する多くの精密部品が含まれている。又、制御回路４３にも、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ等、塵埃等の異物からの保護を要する多くの精密部品が含まれている。よって、主回路４１及び制御回路４３は、密閉された第２室１２内に配されている。又、主回路４１及び制御回路４３は、発熱部品を多く含むため、動作時において冷却を要する。そこで、電源装置は、第２室１２内を冷却するための以下の構成を有している。

図２及び図３に示される様に、第１仕切り壁１４Ａには第１開口７１が形成されており、第１開口７１を隙間なく閉塞すべく、第１フィン５１が、その平坦面を第１仕切り壁１４Ａに密着させた状態で第１室１１内に設置されている。即ち、第１仕切り壁１４Ａの第１室１１側の面に、第１フィン５１が密着固定されている。この様に、第２室１２を密閉する構造の一部を第１フィン５１が担うことにより、第２室１２は、外気から遮断された状態が維持されている。尚、第１フィン５１は、第１仕切り壁１４Ａに直接的に接触した状態で密着固定される場合に限らず、絶縁物等を介して第１仕切り壁１４Ａに密着固定されてもよい。

そして、第１フィン５１の平坦面（第１仕切り壁１４Ａに密着した面）のうちの第１開口７１から露出した部分に、主回路４１が直接的に固着されている。よって、主回路４１は、第１室１１内を流れる空気により、第１フィン５１を介して間接的に冷却される。尚、第１仕切り壁１４Ａが熱伝導性を有する場合、第１開口７１がなくても、第１仕切り壁１４Ａを介して第２室１２内を冷却することが可能である。この場合、第１仕切り壁１４Ａの第１室１１側の面に第１フィン５１を密着させると共に、第１仕切り壁１４Ａの第２室１２側の面に、主回路４１を構成する精密部品や基板などを密着させることが好ましい。

尚、本実施形態では、上述した様に第１フィン５１の平坦面又は第１仕切り壁１４Ａに主回路４１が取り付けられることにより、主回路４１を、第１仕切り壁１４Ａに対して第２室１２側（即ち、第１仕切り壁１４Ａに垂直な一方向）から組み付けることが可能になっている。

更に本実施形態では、第２室１２内において、第１仕切り壁１４Ａと略平行に第３仕切り壁１４Ｃが配されている（図３参照）。そして、第３仕切り壁１４Ｃに対して第１仕切り壁１４Ａとは反対側に制御回路４３が配されている。具体的には、第３仕切り壁１４Ｃは、後壁１０Ｂにネジ留めされており、制御回路４３は、第３仕切り壁１４Ｃの第１仕切り壁１４Ａとは反対側の面に取り付けられている（図２参照）。一方、第３仕切り壁１４Ｃの存在により、主回路４１は、第１仕切り壁１４Ａと第３仕切り壁１４Ｃとの間に配される。即ち、主回路４１と制御回路４３との間に第３仕切り壁１４Ｃが介在する。従って、第３仕切り壁１４Ｃにより、主回路４１と制御回路４３とが互いに熱影響を及ぼし合うことが防止される。

又、第２室１２内に第３仕切り壁１４Ｃが設けられることにより、主回路４１からの熱のうち、第１室１１に伝達されずに第２室１２内に残った熱を、天壁１０Ｅへ向けて上昇させ、当該天壁１０Ｅを介して外部へ放出することができる。このとき、第２室１２から天壁１０Ｅに伝達される熱量は、第２仕切り壁１４Ｂの横板部１４２がないとすれば第１室１１から天壁１０Ｅに直接的に伝達されるであろう熱量に比べて、著しく小さい。

入出力回路４２には、入出力端子４２１、及び電源回路内の配線４２２などが含まれている。そして、入出力端子４２１は、後壁１０Ｂのうちの第３室１３を構成している部分から外部に引き出されている（図２参照）。配線４２２は、電源回路の構築に必要な部品や回路間の接続を担うものである。この様な入出力回路４２は、塵埃等の異物からの保護を主回路４１ほどは必要としないが、適度な冷却を要する。そこで、入出力回路４２は、第３室１３内に配されることにより、副流路２２に沿って流れる空気で直接的に冷却されると共に、第１室１１内を流れる空気により、第２フィン５２を介して間接的に冷却される。具体的には、電源装置は、第３室１３内を冷却するための以下の構成を有している。

図２及び図３に示される様に、第２仕切り壁１４Ｂの立板部１４１には第２開口７２が形成されており、第２開口７２を閉塞すべく（部分的に隙間が生じてもよい）、第２フィン５２が、その平坦面を立板部１４１に密着させた状態で第１室１１内に設置されている。即ち、立板部１４１の第１室１１側の面に、第２フィン５２が密着固定されている。

そして、第２フィン５２の平坦面（第２仕切り壁１４Ｂに密着した面）のうちの第２開口７２から露出した部分に、配線４２２に含まれる接続端子等が直接的に固着されている。よって、配線４２２は、第１室１１内を流れる空気により、第２フィン５２を介して間接的に冷却される。尚、第２仕切り壁１４Ｂが熱伝導性を有する場合、第２開口７２がなくても、第２仕切り壁１４Ｂを介して第３室１３内を冷却することが可能である。この場合、第２仕切り壁１４Ｂの第１室１１側の面に第２フィン５２を密着させると共に、第２仕切り壁１４Ｂの第３室１３側の面に、配線４２２に含まれる接続端子等を密着させることが好ましい。

尚、本実施形態では、上述した様に第２フィン５２の平坦面又は第２仕切り壁１４Ｂに入出力回路４２（接続端子等）が取り付けられることにより、入出力回路４２を、第２仕切り壁１４Ｂに対して第３室１３側（即ち、第２仕切り壁１４Ｂに垂直な一方向）から組み付けることが可能になっている。

この様に、第１フィン５１及び第２フィン５２が、第１室１１内において主流路２１に沿って流れる空気との熱交換を行うことにより、第２室１２及び第３室１３がそれぞれ冷却される。即ち、第１室１１には、第１フィン５１を介して第２室１２内の熱が伝達されると共に、第２フィン５２を介して第３室１３内の熱が伝達される。よって、第１室１１には、第１フィン５１及び第２フィン５２を通じて大量の熱が集められる。このため、第１室１１に伝達された熱は、第１室１１内を流れる空気によって排気口１ｂから排出されはするものの、多くの熱が横板部１４２に直接的に伝達されてしまい、当該横板部１４２が熱せられる。

本実施形態の電源装置では、上述した様に、第１室１１が天壁１０Ｅから離間して配置されることで、第１室１１から天壁１０Ｅへ熱が伝わり難くなっている。よって、第１室１１内の熱により横板部１４２が熱せられたとしても、横板部１４２から天壁１０Ｅには熱が伝わり難い。このため、天壁１０Ｅが過剰に熱せられることがなく、従って、筐体１の天壁１０Ｅから熱が過剰に放出されることが防止される。

又、本実施形態の電源装置では、上述した様に、主回路４１を、第１仕切り壁１４Ａに対して第２室１２側（即ち、第１仕切り壁１４Ａに垂直な一方向）から組み付けることが可能になっている。又、入出力回路４２を、第２仕切り壁１４Ｂに対して第３室１３側（即ち、第２仕切り壁１４Ｂに垂直な一方向）から組み付けることが可能になっている。更には、制御回路４３を、第３仕切り壁１４Ｃに取り付けることができる。そして、第１仕切り壁１４Ａ及び第２仕切り壁１４Ｂは何れも、前壁１０Ａ及び後壁１０Ｂのそれぞれにネジ留めされ、第３仕切り壁１４Ｃは、後壁１０Ｂにネジ留めされている。

よって、天壁１０Ｅ及び底壁１０Ｆには、仕切り壁や各種回路を取り付けるためのネジ穴を設ける必要がなく、従って、筐体１内には水や埃等の異物が侵入し難い。又、各種回路は、筐体１内において底壁１０Ｆから浮いた状態で仕切り壁等に取り付けられる。よって、万が一にも筐体１内に水が侵入した場合でも、筐体１内の底に溜まった水に各種回路が浸り難く、従って、浸水に起因した各種回路の故障を回避することができる。

更に、本実施形態の電源装置では、第１室１１が、横板部１４２によって天壁１０Ｅから離間して配置されるため、図４に示される様に、横板部１４２と天壁１０Ｅとの間には隙間が形成される。従って、第１仕切り壁１４Ａのうちの当該隙間に露出した部分において、前壁１０Ａと後壁１０Ｂとの間の様々な位置に、第２室１２から第３室１３へリード線Ｗを通すための貫通孔１５を設けることができる。よって、第２室１２内の各種回路（例えば、主回路４１）と、第３室１３内の各種回路（例えば、入出力回路４２）と、を接続するための配線の自由度が高まり、その結果として、第２室１２と第３室１３との間において回路どうしを短い配線で接続することが可能になる。

図５は、上記電源装置の変形例を示した横断面図である。第２室１２内において、主回路４１と制御回路４３とが互いに熱影響を及ぼし合わない場合や、その様な熱影響を許容できる場合には、図５に示される様に、上記電源装置は、第２室１２内に第３仕切り壁１４Ｃを設けない構成を有していてもよい。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記電源装置は、第２フィン５２を持たない構成を有していてもよい。この場合、第２仕切り壁１４Ｂに熱伝導性を持たせることにより、第２仕切り壁１４Ｂが、第２フィン５２に代わる熱交換部として用いられることが好ましい。第２仕切り壁１４Ｂだけでなく、第１仕切り壁１４Ａにも熱伝導性を持たせることにより、第１仕切り壁１４Ａ及び第２仕切り壁１４Ｂがそれぞれ、第１フィン５１及び第２フィン５２に代わる熱交換部として用いられてもよい。

又、上記電源装置に構築されている冷却構造の各部構成は、電源装置に限らず、種々の電気機器に適用することができる。

１ 筐体
１ａ 吸気口
１ｂ 排気口
３ ファン
６ａ 第１通気口
６ｂ 第２通気口
８ カバー
１０Ａ 前壁
１０Ｂ 後壁
１０Ｃ、１０Ｄ 側壁
１０Ｅ 天壁
１０Ｆ 底壁
１１ 第１室
１２ 第２室
１３ 第３室
１４Ａ 第１仕切り壁
１４Ｂ 第２仕切り壁
１４Ｃ 第３仕切り壁
１５ 貫通孔
２１ 主流路
２２ 副流路
４０Ａ 第１巻線
４０Ｂ 第２巻線
４１ 主回路
４２ 入出力回路
４３ 制御回路
５１ 第１フィン
５２ 第２フィン
７１ 第１開口
７２ 第２開口
１４１ 立板部
１４１ａ 端部
１４２ 横板部
４２１ 入出力端子
４２２ 配線
Ｗ リード線

Claims (5)

1. 底壁及び天壁を有する筐体を備え、当該筐体内に、前記底壁に沿って空気を流す流路が形成された第１室と、当該第１室に隣接配置された第２室及び第３室と、が設けられている、電気機器であって、
   前記筐体は、
   前記底壁から前記天壁まで延び、前記第１室と前記第２室との間を仕切る第１仕切り壁と、
   前記底壁から前記天壁へ向けて延びた立板部と、当該立板部の上端から前記第１仕切り壁まで横方向に延びた横板部と、を含み、これらによって前記第１室と前記第３室との間を仕切ると共に、前記横板部により前記第１室を前記天壁から離間させる第２仕切り壁と、
   を更に有する、電気機器。
2. 前記第２仕切り壁は、平板を屈曲変形させて形成されている、請求項１に記載の電気機器。
3. 前記筐体は、前記第２室内において前記第１仕切り壁と略平行に配された第３仕切り壁を更に有し、
   前記筐体内には、第１回路と第２回路とを含む電源回路が構築されており、前記第１仕切り壁と前記第３仕切り壁との間に前記第１回路が配され、前記第３仕切り壁に対して第１仕切り壁とは反対側に前記第２回路が配されている、請求項１又は２に記載の電気機器。
4. 前記第１回路は、前記第１仕切り壁に対して前記第２室側から組み付けられ、
   前記第３室内に、前記電源回路の一部である第３回路が配され、当該第３回路は、前記第２仕切り壁の前記立板部に対して前記第３室側から組み付けられる、請求項３に記載の電気機器。
5. 前記第１室内に設置されており、前記流路を流れる空気との熱交換により前記第２室内を冷却する第１フィンと、
   前記第１室内に設置されており、前記流路を流れる空気との熱交換により前記第３室内を冷却する第２フィンと、
   を更に備える、請求項１〜４の何れかに記載の電気機器。

Images