JP4066282B2 - 電気機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ等の制御装置等に用いられる電気機器に関するもので、特に冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な電気機器の冷却装置は、図３および図４に示すようになっている。
図において、２１は図示しない例えばインバータなどの制御装置のヒートシンクで、平坦部２２と前記平坦部２２の両側に設けられた側面部２３からなるコ字状の枠体２４とフィン２５とからなっている。前記ヒートシンク２１の枠体２４には図示しない電子素子などが載置されたり、発熱部材と熱的に接続されたりしている。２６は前記ヒートシンク１の枠体２４に取り付ける冷却ファン、２７は前記冷却ファン２６に、この冷却ファン２６の前面を格子体２８の部分で覆うように取り付けるファンガードである。前記冷却ファン２６と前記ファンガード２７には、それぞれ同じ位置にネジ通し穴２９、３０を形成しており、長い締付ネジ３１をこれらの通し穴２９、３０に一緒に通して、前記ヒートシンク２１の枠体２４に形成した図示しないネジ穴に螺合させることにより、前記ヒートシンク２１に固定している。
このような構成の冷却装置における冷却はつぎのようにして行う。
前記冷却ファン２６を駆動することにより、冷却ファン２６から冷却風が発生し、前記ヒートシンク２１の枠体の内部に流れていく。冷却風は、ヒートシンク２１のフィン２５の間を通って制御装置等の外部に排出される。冷却風がフィン２５間を通る際にフィン２５と冷却風との間で熱交換が行われ、図示しない電子素子等の熱を吸収していたヒートシンク２１は、温度が低下する。これにより制御装置等の電気機器の冷却が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電気機器の冷却装置においては、次のような問題があった。
(1) 冷却ファン２６の側部において冷却風の回り込みが生じ、冷却風の利用効率が悪い。
図４（ａ）に示すように、冷却ファン２６で発生した冷却風がヒートシンク２１のフィン２５間に流れ込む際に、冷却風の一部がヒートシンク２１のフィン２５の端面に衝突して、流れに乱流を生じる。しかも、冷却ファン２６とヒートシンク２１との間には隙間があり、この隙間が冷却ファン２６の幅方向の全面にわたって略同一の軸方向位置で形成されているため、冷却ファン２６の幅方向の推進エネルギーを得た乱流冷却風が、冷却ファン２６の側部においてフィン２５との隙間から容易に外部に抜け出やすくなっている。そのため、前記隙間から抜け出た冷却風が、矢印で示すように冷却ファン２６の吸気口に回り込んでしまい、冷却風の利用効率が悪くなっていた。
(2) ファンガード２７の格子体２８の通風抵抗が高く、冷却効率が悪い。また、風切り音が発生する。
図４（ｂ）に示すように、冷却ファン２６からの冷却風は、矢印で示すように冷却ファン２６の回転軸に対して回転方向に傾いた向きで発生する。冷却風は、冷却ファン２６の方に吸気される際にファンガード２７の格子体２８を斜めに通るため、格子体２８での通風抵抗が増大するとともに、実質的な通風面積が減少して冷却効率が低下する。また、格子体２８の角部が冷却風の通路上に突き出た状態になるため、この角部を起点として空気の渦ができ風切り音が発生する。
(3) 冷却ファン２６とファンガード２７をヒートシンク２１に締付ネジ３１で共締め固定するため、作業性、組立性が悪い。
図３に示すように、前記冷却ファン２６と前記ファンガード２７は、長い締付ネジ３１で前記ヒートシンク２１の枠体２４に共締めして固定している。そのため、個々の部品の位置合わせ、保持、締付ネジ３１の締付けが同時作業になり、作業性、組立性が悪い。
したがって、定期的に行う必要のある冷却ファン２６の保守点検や交換の作業性も必然的に悪くなり、無駄な時間を取られることになる。
そこで本発明は、冷却効率がよく低騒音で、かつ、冷却ファンおよびファンガードの取付けを容易に行うことができる電気機器を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明の電気機器は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、平坦部と前記平坦部の両側に設けられた側面部からなるコ字状の枠体と、前記枠体に形成したフィンとを有するヒートシンクと、ファンガード本体と、前記ファンガード本体の両端部に設けた側板からなるコ字状のファンガードと、前記ファンガードの両側板で保持される冷却ファンとを有し、
前記ファンガード本体に格子体を設けるとともに、前記両側板の先端部に導風部を設けたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記導風部が前記冷却ファンよりも長く延びて、前記ヒートシンクのフィンの端面よりもヒートシンクの内部側に位置していることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記ファンガードの格子体の周方向側面を、冷却風の向きに沿って傾斜させたことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記格子体の周方向側面の通風部分に、突き出し部がないことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、平坦部と前記平坦部の両側に設けられた側面部からなるコ字状の枠体と、前記枠体に形成したフィンとを有するヒートシンクと、
ファンガード本体と、前記ファンガード本体の両端部に設けた側板からなるコ字状のファンガードと、 前記ファンガードの両側板で保持される冷却ファンとを有し、前記枠体の両側面部に、ファンガード取付穴を形成し、かつ、前記ファンガードの側板に、弾力性を有する突起支持部を形成するとともに、前記突起支持部の外側面に、前記ファンガード取付穴に係合する係合突起を設けたことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記突起支持部の先端に、前記ファンガードの係合突起と前記枠体のファンガード取付穴との係合を解除するためのつまみを設けたことを特徴とするものである。
このため、ファンガードの導風部で冷却風をヒートシンクに導き、流れのスムーズな冷却風を発生することにより冷却効率を上げるとともに、冷却ファンとファンガード、およびファンガードとヒートシンクとを、それぞれファンガードに設けた係合部で、いわゆるスナップインで固定することができ、冷却ファンおよびファンガードのヒートシンクへの着脱を容易に行うことができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１および図２に基づいて説明する。
図１は電気機器の冷却装置を示す分解斜視図、図２は本発明の実施例における電気機器の冷却装置を示すもので、（ａ）は要部の平断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
図において、１は図示しない例えばインバータなどの制御装置のヒートシンクで、平坦部２と前記平坦部２の両側に設けられた側面部３からなるコ字状の枠体４とフィン５とからなっている。前記両側面部３には、ファンガード取付穴６が形成されている。前記ヒートシンク１の枠体４には図示しない電子素子などが載置されたり、発熱部材と熱的に接続されたりしている。７は前記ヒートシンク１の枠体４に取り付ける冷却ファンで、側面に係合凹部８を有している。９は前記冷却ファン７に、この冷却ファン７の前面を覆うように取り付けるファンガードである。前記ファンガード９は、ファンガード本体１０と、前記ファンガード本体１０の両端部に設けた側板１１からなっており、コ字状をしている。前記ファンガード本体１０には、通風部に格子体１２を形成しており、前記側板１１には、それぞれ内側面に、前記冷却ファン７を挟圧し、かつ係合して保持するファン取付係合突起１３を設けるとともに、外側面に、ファンガード９をヒートシンク１に取り付けるための係合突起１４を有する突起支持部１５を設けている。前記突起支持部１５は弾力性を有するとともに、先端に係合解除のためのつまみ１６を設けている。また、前記側板１１には、先端部に導風部１７を設けている。前記導風部１７は、冷却ファン７をファンガード９に取り付けた状態のときに、冷却ファン７よりも長さが長くなるように設定されている。なお、１８は取付ネジである。
このような構成の冷却装置において、前記冷却ファン７とファンガード９をヒートシンク１に取り付けるときは、次のようにして行う。
まず、ファンガード９の両側板を広げるようにして、側板１１間に冷却ファン７を押し込んでいき、側板１１のファン取付係合突起１３を冷却ファン７の係合凹部８に係合して、冷却ファン７をファンガード９にいわゆるスナップインで取り付ける。
次に、ファンガード９を、冷却ファン７を取り付けたままの状態で、ヒートシンク１にスナップインで取り付ける。これは、ファンガード９の側板１１を前記ヒートシンク１の両側面部３間に挿入し、側板１１の係合突起１４をヒートシンク１の側面部３に形成したファンガード取付穴６に係合させることにより行う。また、逆に保守点検、交換等のために、ヒートシンク１から冷却ファン７を取外すときは、次のようにして行う。
まず、前記つまみ１６を内側の方向に押して、突起支持部１５を内側に撓ませる。これにより、係合突起１４が内側に動きファンガード取付穴６から外れ、ファンガード９が、冷却ファン７を取り付けたままの状態で、ヒートシンク１から取外される。
次に、ファンガード３の側面を外側に押し開いて、ファン取付係合突起１３を外側に動かし、ファン取付係合突起１３と冷却ファン７の係合凹部８との係合をはずす。これにより、冷却ファン７がファンガード９から取外される。
以下、このような構成の冷却装置における冷却はつぎのようにして行う。
前記冷却ファン７を駆動することにより、冷却ファン７から冷却風が発生し、前記ヒートシンク１の枠体４の内部に流れていく。この際、ファンガード９の側板１１に設けた導風部１７が、冷却ファン７よりも長く延びてヒートシンク１のフィン５の端面よりもヒートシンク１の内部側に位置しているので、冷却ファン７とヒートシンク１のフィン５との間の隙間は、冷却ファン７の幅方向の全面にわたって略同一の軸方向位置で形成されることはなく、前記隙間で乱流が発生しても、冷却風は前記導風部１７でガイドされて、フィン５間に流れていく。したがって、冷却ファン７で発生した冷却風が、再び冷却ファン７の吸気側に回り込むことはない。
冷却風は、ヒートシンク１の端部から、外部に漏れることなく効果的にヒートシンク１のフィン５の間を通って制御装置等の外部に排出される。冷却風がフィン５間を通る際にフィン５と冷却風との間で熱交換が行われ、図示しない電子素子等の熱を吸収していたヒートシンク１は、温度が低下する。これにより制御装置等の電気機器の冷却が行われる。
また、図２（ｂ）に示すように、ファンガード９の格子体１２は、周方向側面を冷却風の向きに沿って傾斜させているので、通風抵抗が減少するとともに、実質的な通風面積が増大し、冷却効率が向上する。さらに、通風部分に突き出した部分がないため空気の渦が発生せず、風切り音が低減する。
ヒートシンク１に対するファンガード９の着脱に関しては、ファンガード９に側板１１を設けて長い突起支持部１５を形成しているので、前記突起支持部１５に設けた係合突起１４に弾力性を持たせやすくなり、そのため、小さな力で突起支持部１５を撓ませることができ、係合突起１４の着脱が容易になる。したがって、ヒートシンク１に対するファンガード９の着脱がきわめて容易に行える。
また、突起支持部１５のつまみ１６を前面に配置しているので、係合突起１４が確実に係合しているかどうかを、つまみ１６の位置（係合突起１４が確実に係合していなければ内側にきている）を見ることによって容易に確認することができる。
なお、必要に応じて、冷却ファン７とファンガード９をヒートシンク１に取付けた状態でネジ１８を、ファンガード９に設けた図示しないネジ穴に締め付けることで、冷却ファン７とファンガード９の脱落を防止して安全性を高めることができる。
【０００６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果がある。
(1) ファンガード９に側板１１を設け、前記側板１１に、冷却ファン７よりも長く延びヒートシンク１のフィン５の端面よりもヒートシンク１の内部側に位置するように導風部１７を設けているので、冷却風の回り込みがなくなる。したがって、冷却ファン７で発生した冷却風が無駄なく、かつスムーズにヒートシンク１の方に流れることができ、冷却効率が大きく向上する。
(2) ファンガード９に長い側板１１を設けて突起支持部１５を長く形成しているので、前記突起支持部１５に設けた係合突起１４に弾力性を持たせやすくなる。そのため、小さな力で突起支持部１５を撓ませることができ、係合突起１４の着脱が容易になる。したがって、ヒートシンク１に対するファンガード９の着脱をきわめて容易に行うことができる。
(3) ファンガード９の格子体１２の周方向側面を冷却風の向きに沿って傾斜させているので、通風抵抗を減少させ、かつ実質的な通風面積を増大させることができ、冷却効率を向上させることができる。さらに、通風部分に突き出る部分をなくしているので、空気の渦が発生せず風切り音を低減させることができる。
(4) 突起支持部１５のつまみ１６を前面に配置しているので、係合突起１４が確実に係合しているかどうかを、つまみ１６の位置を見ることによって容易に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における電気機器の冷却装置を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施例における電気機器の冷却装置を示すもので、（ａ）は要部の平断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【図３】従来の電気機器の冷却装置を示す分解斜視図である。
【図４】従来の電気機器の冷却装置を示すもので、（ａ）は要部の平断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部の拡大図である。
【符号の説明】
１ ヒートシンク、
２ 平坦部、
３ 側面部、
４ 枠体、
５ フィン、
６ ファンガード取付穴、
７ 冷却ファン、
８ 係合凹部、
９ ファンガード、
１０ ファンガード本体、
１１ 側板、
１２ 格子体、
１３ ファン取付係合突起、
１４ 係合突起、
１５ 突起支持部、
１６ つまみ、
１７ 導風部

Claims (6)

1. 平坦部と前記平坦部の両側に設けられた側面部からなるコ字状の枠体と、前記枠体に形成したフィンとを有するヒートシンクと、
   ファンガード本体と、前記ファンガード本体の両端部に設けた側板からなるコ字状のファンガードと、
   前記ファンガードの両側板で保持される冷却ファンとを有し、
   前記ファンガード本体に格子体を設けるとともに、前記両側板の先端部に導風部を設けたことを特徴とする電気機器。
2. 前記導風部が前記冷却ファンよりも長く延びて、前記ヒートシンクのフィンの端面よりもヒートシンクの内部側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の電気機器。
3. 前記ファンガードの格子体の周方向側面を、冷却風の向きに沿って傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載の電気機器。
4. 前記格子体の周方向側面の通風部分に、突き出し部がないことを特徴とする請求項３に記載の電気機器。
5. 平坦部と前記平坦部の両側に設けられた側面部からなるコ字状の枠体と、前記枠体に形成したフィンとを有するヒートシンクと、
   ファンガード本体と、前記ファンガード本体の両端部に設けた側板からなるコ字状のファンガードと、
   前記ファンガードの両側板で保持される冷却ファンとを備え、
   前記枠体の両側面部に、ファンガード取付穴を形成し、かつ、前記ファンガードの側板に、弾力性を有する突起支持部を形成するとともに、前記突起支持部の外側面に、前記ファンガード取付穴に係合する係合突起を設けたことを特徴とする電気機器。
6. 前記突起支持部の先端に、前記ファンガードの係合突起と前記枠体のファンガード取付穴との係合を解除するためのつまみを設けたことを特徴とする請求項５に記載の電気機器。

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