JP3076220B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源装置、例えばアー
ク溶接機、アーク切断機、プラズマアーク溶接機、プラ
ズマアーク切断機、充電器、または貴金属メッキ用に使
用する電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上記のような電源装置には、商
用交流電源を整流、平滑することによって直流化し、こ
の直流電力を高周波スイッチングすることによって、高
周波電力に変換し、これを降圧トランスによって降圧
し、さらに整流、平滑化することによって直流化して、
出力するものがある。

【０００３】このような電源装置では、高周波スイッチ
ングする回路や降圧トランス等の主回路が主に発熱する
ので、この主回路を冷却する必要がある。そこで、本願
の出願人は、次のような電源装置を提案した。

【０００４】即ち、第１及び第２のパネルを間隔を隔て
て対向配置し、これらの間に、これらと共にＨ字状をな
すように仕切り板を設けてある。この仕切り板によっ
て、上下２つの部屋に第１及び第２のパネル間が仕切ら
れる。仕切り板には、上下の部屋を連通するように、矩
形の開口が形成されている。この開口は、下側の部屋に
配置したヒートシンクによって閉じられている。上側の
部屋に露出しているヒートシンク上に、高周波スイッチ
ング回路等が設けられている。この他、上側の部屋に
は、高周波スイッチング回路の駆動回路や制御回路、平
滑用コンデンサ等も設けられている。また、下側の部屋
には降圧トランス等が設けられている。第１のパネルの
下側の部屋に対応する部分に、多数の吸気孔が設けら
れ、第２のパネルの下側の部屋に対応する部分に、多数
の排気孔が設けられている。また、下側の部屋には、吸
気孔から吸気された空気を排気孔から排気するようにフ
ァンが設けられている。高周波スイッチング回路等での
発熱はヒートシンクに伝達される。このヒートシンク及
び降圧トランスは、吸気孔から吸気され、排気孔から排
気される空気によって冷却される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような電源装置で
は、下側の部屋にある降圧トランス等は冷却することが
できるし、半導体スイッチング回路は、上側の部屋にあ
るが、半導体スイッチング回路が取り付けられているヒ
ートシンクが、下側の部屋にあるので、冷却される。し
かし、上側の部屋では、空気の流通がないので、上側の
部屋にある駆動回路や制御回路は、冷却されない。これ
らは、それ自身余り発熱するものではないが、空気の流
通のない上側の部屋では、長い時間が経過すると、部屋
全体の温度が上昇し、その結果、これら駆動回路や制御
回路が誤動作する可能性がある。

【０００６】例えば、上側の部屋における第１及び第２
のパネルにそれぞれ吸気孔と排気孔とを形成し、ファン
を設ければ、上記の問題点は解決する。しかし、これで
は、規模が非常に大きくなり、好ましくない。

【０００７】本発明は、上側及び下側の２つの部屋に設
けられている各部品を、大規模な冷却手段を設けずに、
それぞれ適切に冷却することができる電源装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本第１の発明は、対向した状態に間隔を隔てて配
置された第１及び第２のパネルと、これらパネルの間を
上下にある第１及び第２の部屋に仕切る仕切板と、第１
の部屋に配置され低い電圧を処理する低圧部と、第２の
部屋に配置され上記低い電圧よりも高い電圧を処理する
高圧部と、第１のパネルにおける第１の部屋に対応する
部分に内外に貫通して設けた第１の孔と、第２のパネル
における第１の部屋に対応する部分に内外に貫通して設
けた第２の孔と、第１の部屋内に設けられた送風手段
と、第１のパネルにおける第２の部屋に対応する部分に
内外に貫通して設けられた第３の孔と、上記仕切板に第
１及び第２の部屋に連通して設けられた連通孔とを、具
備するものである。

【０００９】本第２の発明は、第１の発明において、上
記高圧部が、第２の部屋において第１のパネルから第２
のパネルに向かう方向に沿って配置され、上記連通孔
は、第２のパネルの近傍に設けられているものである。
本第３の発明は、第１の発明において、上記仕切板が、
第１及び第２のパネルと共にＨ字状をなすものである。

【００１０】本第４の発明は、対向した状態に間隔を隔
てて配置された第１及び第２のパネルと、これらパネル
の間を上下にある第１及び第２の部屋に仕切る仕切板
と、第１及び第２の部屋に連通するように、上記仕切板
に形成された放熱体取付孔と、第１の部屋に位置させて
上記放熱体取付孔に取り付けられ、かつ第２のパネル側
において上記放熱体取付孔との間に隙間を形成する放熱
体と、第２の部屋側において上記放熱体に取り付けられ
た、交流電力を直流化して、さらに高周波電力に変換す
る直流・高周波化手段と、第２の部屋側に設けられ、上
記直流・高周波化手段と協働する電気部品と、第１の部
屋に設けられ、上記高周波電力を降圧する降圧手段と、
第１の部屋に設けられ、上記降圧された高周波電力を直
流化する直流化手段と、第１のパネルにおける第１の部
屋に対応する部分に内外に貫通して設けた第１の孔と、
第２のパネルにおける第１の部屋に対応する部分に内外
に貫通して設けた第２の孔と、第１の部屋内に設けられ
た送風手段とを、具備するものである。

【００１１】

【作用】本第１の発明によれば、送風手段を作動させる
と、例えば第１の孔から吸気された空気は、第１の部屋
内を通って第２の孔から排気される。従って、第１の部
屋内にある低圧部品が冷却される。一方、送風手段を作
動させていることによって、例えば第３の孔から空気
が、第２の部屋に入り、連通孔から第１の部屋に入り、
第２の孔から排気される。従って、第２の部屋にある高
圧部品も冷却される。上記とは逆に、送風手段を作動さ
せることによって、第２の孔から吸気された空気が、第
１の部屋を通って第１の孔から排気され、かつ第２の孔
から吸気された空気が連通孔を通って第２の部屋に入
り、第３の孔から排気されることもある。この場合に
も、高圧部品、低圧部品ともに冷却される。

【００１２】第２の発明によれば、高圧部が、第２の部
屋において第１のパネルから第２のパネルに向かう方向
に沿って配置され、上記連通孔は、第２のパネルの近傍
に設けられているので、第２の部屋内を通過する空気
は、高圧部を確実に通過して、連通孔から第１の部屋内
に入るか、或いは連通孔を通った空気は、高圧部を確実
に通過して第３の孔から排気される。

【００１３】第３の発明によれば、第１及び第２のパネ
ルと仕切り板とがＨ字状をなしているので、あらゆる方
向からの圧縮、引っ張り、曲げ等の力に対して変形しに
くい。

【００１４】本第４の発明によれば、送風手段を動作さ
せると、第１の発明と同様に、例えば第１の孔から吸気
された空気が第１の部屋内を通って、第２の孔から排気
されるので、降圧手段、直流化手段が冷却され、さらに
放熱体の第２の部屋側に取り付けられている直流・高周
波化手段も冷却される。同様に、第３の孔から第２の部
屋に流入した空気は、第２の部屋内を通り、放熱体取付
孔と放熱体との間に形成された隙間を通り、第２の孔か
ら排気される。これによって第２の部屋内にある電気部
品も冷却される。放熱体取付孔と放熱体との隙間を利用
して、第２の部屋と第１の部屋との間に空気を流通させ
ているので、特別に貫通孔を設ける必要がない。なお、
送風手段の送風方向を逆にすると、第２の部屋から空気
を流入させて、第１の孔及び第３の孔から空気を排気す
ることもできる。

【００１５】

【実施例】図３に、本発明による電源装置の１実施例の
回路を示す。この電源装置では、三相交流電源を直流化
手段、例えば入力側整流回路２によって、整流し、さら
に平滑用コンデンサ４、４によって平滑して、直流化す
る。この直流電力を、高周波手段、例えばバイポーラト
ランジスタ、ＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジス
タ等にとって構成された高周波スイッチング回路６によ
って高周波スイッチングして、高周波電力に変換する。
この高周波電力は、降圧手段、例えば降圧トランス８に
よって降圧され、直流化手段、例えば出力側整流回路１
０によって整流され、平滑用リアクトル１２を経て、出
力端子１４、１６に出力する。

【００１６】リアクトル１２を流れる電流、即ち出力電
流は、電流検出器１８によって検出される。この検出電
流が基準電流値になるように、制御回路２０は、検出電
流と基準電流値との偏差を求め、その偏差を零とする制
御信号をドライバ２２に供給する。ドライバ２２は、こ
の制御信号に応じて、高周波スイッチング回路６を例え
ばパルス幅変調する。これによって、この電源装置は定
電流制御される。なお、出力電圧を検出し、この出力電
圧が一定になるように定電圧制御してもよい。なお、入
力側整流回路２、高周波スイッチング回路６は、高電圧
を処理するので、これらを高圧部と称する。また、出力
側整流回路１０は、降圧された電圧を処理するので、低
圧部と称する。

【００１７】この電源装置は、図１に示すように、概略
矩形に形成された第１パネル、例えば前パネル２４を有
している。この前パネル２４と対向するように、間隔を
隔てて第２のパネル、例えば後ろパネル２６が配置され
ている。この後ろパネル２６も概略矩形に形成されてい
る。前パネル２４と後ろパネル２６との間の空間は、図
１及び図２に示すように、左右のカバー３０、３２によ
って覆われている。

【００１８】前パネル２４の上下方向のほぼ中央と後ろ
パネル２６の上下方向のほぼ中央との間には、これら両
パネル２４、２６に対してほぼ直角をなすように仕切り
板３４が取り付けられている。即ち前パネル２４と後ろ
パネル２６と仕切り板３４とによって、概略Ｈ字状をな
している。このようにＨ字状に構成されているので、あ
らゆる方向からの圧縮、引っ張り、曲げ等の力に対して
変形しにくい。この仕切り板３４は、前パネル２４側の
端部の両側に設けた突起３６、３６を前パネル２４に係
合させることによって前パネル２４に取り付けられ、同
じく仕切り板３４の後ろパネル２６側の端部の両側に設
けた突起３８、３８を後ろパネル２６に係合させること
によって、後ろパネル２６に取り付けられている。

【００１９】この仕切り板３４を設けることによって、
前パネル２４と後ろパネル２６との間の空間は、第１の
部屋、例えば下側の部屋４０と、第２の部屋、例えば上
側の部屋４２とに仕切られている。下側の部屋４０に対
応する前パネル２４の部分には、上下方向に沿って複数
の第１の孔、例えば吸気孔４４が等間隔に形成されてい
る。これら吸気孔４４は、図２に示すように、前パネル
２４の両側方向に沿ってほぼ水平に形成され、内外に連
通している。同様に、下側の部屋４０に対応する後ろパ
ネル２６の部分にも、上下方向に沿って複数の第２の
孔、例えば排気孔４６が等間隔に形成されている。これ
ら排気孔４６も、吸気孔４４と同様に、後ろパネル２６
の両側方向に沿ってほぼ水平に形成され、内外に連通し
ている。

【００２０】仕切り板３４の後ろパネル２６側の端部に
は、送風手段、例えばファン４８が取り付けられてい
る。このファン４８は、下側の部屋４０内の空気を排気
孔４６を介して外部に排気するように構成されている。
下側の部屋のほぼ中央には、上述した降圧トランス８、
リアクトル１２が設けられている。また、図示していな
いが、電流検出器１８も設けられている。

【００２１】また、仕切り板３４には、上下の部屋４
０、４２に連通するように放熱体取付孔５０が形成され
ている。この放熱体取付孔５０は、仕切り板３４の前パ
ネル２４、後ろパネル２６方向のほぼ中央よりも幾分後
ろパネル２６側に偏った位置に形成されている矩形のも
のである。下側の部屋４０側において、放熱体取付孔５
０には、放熱体、例えばヒートシンク５２が取り付けら
れている。ヒートシンク５２は、放熱体取付孔５０の周
縁に形成したフランジ５３のうち、左右のカバー３０、
３２側に位置する部分においてネジ５４によって固定さ
れている。放熱体取付孔５０にヒートシンク５２を取り
付けた状態において、放熱体取付孔５０の後ろパネル２
６側の縁部とヒートシンク５２の後ろパネル２６側の縁
部との間には、連通孔として機能する隙間５６が形成さ
れている。

【００２２】ヒートシンク５２の下側の部屋４０に位置
する下面には、出力側整流回路１０が取り付けられてい
る。また、ヒートシンク５２の上側の部屋４２に露出し
ている上面には、入力側整流回路２及び高周波スイッチ
ング６を構成する半導体素子が組み込まれた半導体モジ
ュール５８が取り付けられている。

【００２３】上側の部屋４２内には、仕切り板３４より
も浮いた状態でプリント基板６０が仕切り板３４とほぼ
平行に配置されている。このプリント基板６０は、仕切
り板３４の上面から上方に突出させたスペーサ６２、６
４によって支持されている。このプリント基板６０上に
は、平滑用コンデンサ４、ドライバ２２及び制御部２０
等が前パネル２４側から後ろパネル２６側に向かう方向
に沿って配置されている。

【００２４】下側の部屋４０及び上側の部屋４２にそれ
ぞれ配置された各部品は、図３に示すように接続されて
いる。半導体モジュール５８と制御部２０とドライバ２
２とが接近して配置されているので、これらの電気的接
続が容易である。一般に、発熱が多い半導体モジュール
５８と、その発熱の影響を受けると誤動作しやすいドラ
イバ２２や制御部２０は、接近して配置しにくいが、ヒ
ートシンク５２によって半導体モジュール５８の熱を下
側の部屋４０に逃がしているので、半導体モジュール５
８をドライバ２２や制御部２０と接近して配置すること
ができる。また、図示していないが、前パネル２４にお
ける吸気孔４４よりも下方に出力端子１４、１６が設け
られている。

【００２５】前パネル２４における上側の部屋４２に対
応する部分の仕切り板３４に近い位置には、第３の孔、
例えば吸気孔６６が形成されている。この吸気孔６６
は、図２に示すように吸気孔４４と平行に、かつ吸気孔
４４よりも上下方向の幅が広い矩形の開口に１個だけ形
成されている。この吸気孔６６の上側の部屋４２側の面
には、ゴミ等が部屋４２内に入るのを防止するためのフ
ィルタ６８が取り付けられている。

【００２６】このように構成された電源装置では、ファ
ン４８を作動させると、吸気孔４４から下側の部屋４０
内に空気が吸引され、この空気は下側の部屋４０内を通
過して、ファン４８によって排気孔４６から排出され
る。これによってリアクトル１２、降圧トランス８、出
力側整流回路１０が冷却される。また、空気はヒートシ
ンク５２内も通過するので、ヒートシンク５２上に取り
付けられた半導体モジュール５８からヒートシンク５２
に伝導された熱も冷却される。従って、半導体モジュー
ル５８も冷却される。また、出力側整流回路１０は、ヒ
ートシンク５２に取り付けられているので、ヒートシン
ク５２に熱を伝導した上に、空気が出力側整流回路１０
に直接に通過していくので、効率的に冷却される。

【００２７】一方、ファン４８を作動させていることに
よって、吸気孔６６からも上側の部屋４２内に空気が流
入し、この空気は上側の部屋を通過し、隙間５６を介し
て下側の部屋４０に移り、ファン４８によって排気孔４
６から排気される。従って、ドライバ２２、制御部２
０、平滑用コンデンサ４も冷却される。なお、ドライバ
２２、制御部２０、平滑用コンデンサ４の発熱量は、降
圧トランス８、出力側整流回路１０等と比較して少ない
ので、隙間５６を介しての空気の流通だけで充分に冷却
される。また、放熱体取付孔５０とヒートシンク５２と
の間に形成された隙間５６を利用して、下側の部屋４０
と上側の部屋４２との間の空気の流通を行っているの
で、特別に貫通孔を仕切り板３４に形成する必要がな
い。また、この隙間５４は、ファン４８の近傍に形成し
てあるので、効率的に上側の部屋４２から下側の部屋４
０に空気を引き込むことができる。

【００２８】上記の実施例では、ファン４８が排気孔４
６側へ空気を排気するように構成したが、ファン４８を
排気孔４６から空気を吸気し、吸気孔４４、６６から排
気するように構成してもよい。また、吸気孔６６は１個
だけ設けたが、複数個設けてもよい。また、半導体モジ
ュール５８を下側の部屋４０に設け、放熱体取付孔５０
を設けずに、下側の部屋４０と上側の部屋４２とを連通
する貫通孔を仕切り板３４に設けてもよい。また、上記
の実施例では、下側の部屋４０に降圧トランス８、リア
クトル１２、ファン４８、ヒートシンク５２、出力側整
流回路１０等を設け、上側の部屋に半導体モジュール５
８、プリント基板６０、制御部２０、ドライバ２２、平
滑用コンデンサ４等を設けたが、逆に下側の部屋４０に
半導体モジュール５８、プリント基板６０、制御部２
０、ドライバ２２、平滑用コンデンサ４等を設け、上側
の部屋４２に降圧トランス８、リアクトル１２、ファン
４８、ヒートシンク５２、出力側整流回路１０等を設け
てもよい。また、上記の実施例では、前パネル２４と後
ろパネル２６と仕切り板３４とによってＨ字状とした
が、仕切り板３４の形状を変更することによって、Ｈ字
状としなくてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、第１のパネルの第２の部屋に対応する部分に第３
の孔を形成し、仕切り板に第１及び第２の部屋に連通す
る連通孔を形成してあるので、第２の部屋にある高圧部
も冷却することができる。この高圧部は、低圧部に比較
すると発熱量が余り多くないので、第１の部屋に設けた
送風手段の作動によって作りだされる第２の部屋内にお
ける第３の孔と連通孔との間の空気の流れによって充分
に冷却される。しかも、第２の部屋内を冷却するため
に、特別に送風手段を設ける必要がない。

【００３０】請求項２記載の発明によれば、高圧部は、
第１のパネルから第２のパネルに向かう方向に沿って配
置され、上記連通孔は、第２のパネルの近傍に設けられ
ているので、第３の孔と連通孔との間の空気の流れによ
って確実に高圧部が冷却される。

【００３１】請求項３記載の発明によれば、第１及び第
２のパネルと仕切り板とによって、Ｈ字状とされている
ので、あらゆる方向から圧縮、引っ張り、曲げ等の力が
加わっても変形しにくく、丈夫である。

【００３２】請求項４記載の発明によれば、第１及び第
２の部屋に連通するように、上記仕切板に形成された放
熱体取付孔に、第１の部屋に位置させて放熱体を取り付
ける際に、第２のパネル側において上記放熱体取付孔と
の間に隙間を形成し、この隙間と第１のパネルの第３の
孔との間に空気の流れを、送風手段によって作っている
ので、第２の部屋側に設けられた電気部品を冷却するこ
とができる。特に、放熱体と放熱体取付孔との間の隙間
を利用して第１及び第２の部屋間を連通させているの
で、特別に連通孔を設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電源装置の１実施例の縦断面図で
ある。

【図２】同実施例の正面図である。

【図３】同実施例のブロック図である。

【符号の説明】

２ 入力側整流回路（高圧部） ６ 半導体スイッチング回路（高圧部） ８ 降圧トランス（低圧部 電気部品） １０ 出力側整流回路（低圧部） ２０ 制御部（電気部品） ２２ ドライバ（電気部品） ２４ 前パネル（第１のパネル） ２６ 後ろパネル（第２のパネル） ３４ 仕切り板 ４４ 吸気孔（第１の孔） ４６ 排気孔（第２の孔） ４８ ファン（送風手段） ５０ 放熱体取付孔 ５２ ヒートシンク（放熱体） ５６ 隙間 ６６ 吸気孔（第３の孔）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 檀上 謙三 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３ 号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 田中 成治 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３ 号 株式会社三社電機製作所内 (56)参考文献 実開 昭63−29306（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−29194（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−192414（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−40590（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02B 1/56 H05K 7/20 H02M 7/04 H02M 3/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向した状態に間隔を隔てて配置された
   第１及び第２のパネルと、 これらパネルの間を上下にある第１及び第２の部屋に仕
   切る仕切板と、 第１の部屋に配置され低い電圧を処理する低圧部と、 第２の部屋に配置され上記低い電圧よりも高い電圧を処
   理する高圧部と、 第１のパネルにおける第１の部屋に対応する部分に内外
   に貫通して設けた第１の孔と、 第２のパネルにおける第１の部屋に対応する部分に内外
   に貫通して設けた第２の孔と、 第１の部屋内に設けられた送風手段と、 第１のパネルにおける第２の部屋に対応する部分に内外
   に貫通して設けられた第３の孔と、 上記仕切板に第１及び第２の部屋に連通して設けられた
   連通孔とを、具備する電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電源装置において、上記
   高圧部は、第２の部屋において第１のパネルから第２の
   パネルに向かう方向に沿って配置され、上記連通孔は、
   第２のパネルの近傍に設けられていることを特徴とする
   電源装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電源装置において、上記
   仕切板は、第１及び第２のパネルと共にＨ字状をなすこ
   とを特徴とする電源装置。
4. 【請求項４】 対向した状態に間隔を隔てて配置された
   第１及び第２のパネルと、 これらパネルの間を上下にある第１及び第２の部屋に仕
   切る仕切板と、 第１及び第２の部屋に連通するように、上記仕切板に形
   成された放熱体取付孔と、 第１の部屋に位置させて上記放熱体取付孔に取り付けら
   れ、かつ第２のパネル側において上記放熱体取付孔との
   間に隙間を形成する放熱体と、 第２の部屋側において上記放熱体に取り付けられた、交
   流電力を直流化して、さらに高周波電力に変換する直流
   ・高周波化手段と、 第２の部屋側に設けられ、上記直流・高周波化手段と協
   働する電気部品と、 第１の部屋に設けられ、上記高周波電力を降圧する降圧
   手段と、 第１の部屋に設けられ、上記降圧された高周波電力を直
   流化する直流化手段と、 第１のパネルにおける第１の部屋に対応する部分に内外
   に貫通して設けた第１の孔と、 第２のパネルにおける第１の部屋に対応する部分に内外
   に貫通して設けた第２の孔と、 第１の部屋内に設けられた送風手段とを、具備する電源
   装置。