JP4066657B2 - 屋外盤 - Google Patents
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- H05K5/0213—Venting apertures; Constructional details thereof
- H05K5/0214—Venting apertures; Constructional details thereof with means preventing penetration of rain water or dust
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は屋外盤に関し、筺体に収容した半導体応用装置の冷却が適正に行なわれるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体応用装置としての例えばインバータユニットを屋外に設置する場合は、インバータユニットを筺体に収容するとともに、インバータユニットが発熱を伴なうために放熱手段が設けられる。
【０００３】
放熱手段としては、外気を内部へ取り込み、発熱部品を冷却したのちに、温度上昇した空気を外部へ放出する構成とするのが最も構造が簡単で低コストである。
【０００４】
しかし、外気を大量に内部へ導入すると、塵埃，砂，雨水などが内部にはいり込むことになるため、内部を密閉してエアコンを運転して冷却することが行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体応用装置の容量が大きい場合はエアコンとして大容量のものが必要になってコスト高になるだけでなく、保守，点検も必要になる。
【０００６】
そこで本発明は、斯かる課題を解決した屋外盤を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための請求項１に係る発明の構成は、筺体の内部に半導体応用装置を収容して構成した屋外盤であって、前記半導体応用装置における主回路部を冷却するための冷却部が収容される主冷却室と、前記主回路部を制御するための制御部が収容される補助冷却室とに仕切る隔壁を筺体の内部に設け、前記主冷却室には外部から空気を取り入れる第一吸気孔を筐体の下部に設けると共に、外部へ空気を排出する第一排気孔を筐体の上部に設け、該第一排気孔には筐体の内部から外部へ空気を強制循環させるファンを設け、筐体の背面板の内側に断熱材を設けると共に該断熱材の内側には空気断熱層を形成するための内張を設ける一方、前記補助冷却室の熱を放出する熱交換器を前記補助冷却室の 天井に設け、前記補助冷却室の内部で空気を強制循環させるファンを設け前記筐体には屋根を設けると共に該屋根の内側に断熱材を設けて該断熱材と前記筐体の天井との間に空気断熱層を形成し、該空気断熱層の空気を前記第一排気孔の前記ファンが吸引することにより前記熱交換器の熱交換効率を上げる連通孔を前記主冷却室の天井に設けたことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】
【発明の実施の形態】
半導体応用装置は主回路部と制御部とから構成されており、主回路部から発生する熱が大部分を占める。そして、制御部は温度が高くなると不具合が生じる。このため、本発明は筺体の内部を仕切って、主回路部と制御部とを別々に冷却するようにしたものである。
【００１０】
以下、本発明による屋外盤の実施の形態を説明する。まず最初に参考例１〜３を説明し、次に実施の形態１を説明する。
【００１１】
（ａ）参考例１
まず、参考例１を図１に示す。筺体１の内部にインバータユニット(半導体応用装置）２が収容されている。筺体１には開閉可能な扉１ａと屋根１ｂとが設けられている。インバータユニット２は、前記主回路部を冷却するためのアルミ製のヒートシンク（冷却部）２ａと、その他の部分からなる制御部２ｂとに分けることができる。そして、筺体１に隔壁１ｃを設けることにより、ヒートシンク２ａを収容する主冷却室３と、制御部２ｂを収容する補助冷却室４とが形成されている。
【００１２】
主冷却室３へ空気を取り入れる第一吸気孔５が筺体１の下部に形成される一方、外部へ空気を排出する第一排気孔６が上部に形成されている。そして、主冷却室３への吸気と排気とを強制的に行なわせるために、第一排気孔６には大容量のファン７が設けられている。なお、ファンは第一吸気孔５に設けてもよい。
【００１３】
補助冷却室４の内部と外部との間で空気を強制循環させるために、扉１ａの下部に第二吸気孔１５が形成される一方、筺体１の天井には第二排気孔８が形成され、第二排気孔８には容量の小さなファン９が設けられている。容量の小さなファン９を設けたのは、主冷却室３内でのファン７による強制循環の空気の循環速度より小さい速度で循環を行わせるためである。ファン９は第二吸気孔１５に設けてもよく、あるいは全く設けない自然循環であってもよい。
【００１４】
斯かる屋外盤では、第一吸気孔５から取り込まれた空気によりヒートシンク２ａが冷却され、ファン７の作用により強制循環されて第一排気孔６から排出される。大容量のファン７による強制循環のため、多少の塵埃や砂等が主冷却室３内に侵入するが、主冷却室３には制御部２ｂは収容されていないので問題はない。
【００１５】
また、第二吸気孔１５から取り込まれた空気により制御部２ｂが冷却され、容量の小さなファン９の作用により第二排気孔８から排出される。容量の小さなファン９による強制循環であるため、塵埃や砂等の侵入はほとんど生じない。
【００１６】
（ｂ）参考例２
次に、参考例２を図２に示す。この参考例は、主冷却室３の冷却用のファン７の力を利用して補助冷却室４の内部の空気循環も行なうために、参考例１に対して、隔壁１ｃに連通孔１０を形成し、筺体１の天井には第二排気孔８に代えてもうひとつの第二吸気孔１１を形成したものである。
【００１７】
ファン７による吸い出しの負圧が連通孔１０を介して補助冷却室４にも作用する。このため、第二吸気孔１５，１１から補助冷却室４へ取り込まれた空気は、連通孔１０及び第一排気孔６を介して大気中へ放出されることになり、補助冷却室４内では空気の循環速度の小さい強制循環となる。
【００１８】
その他の構成，作用は参考例１と同じなので、説明を省略する。
【００１９】
（ｃ）参考例３
次に、参考例３を図３に示す。この参考例は、参考例２において、第二吸気孔１５の位置を高くして塵埃等の侵入を防止するとともに外気温度による影響を少なくしたものである。外気温度の影響を少なくするために、筺体１における外気と直接に触れる部分である屋根１ｂや扉１ａや背面板の内側の面には断熱材１２が貼着されている。
【００２０】
また、外気と直接に触れる部分が主冷却室３，補助冷却室４の内部の空気と直接に触れるのを防止するために、二重構造とする目的で、扉１ａの内側には内張１ｄが設けられて内張１ｄの下方には開口部が形成される一方、筺体１の背面板の内側には内張１ｅが設けられている。
【００２１】
斯かる屋外盤では、断熱材１２を設けたので、外気により温度上昇した筺体１の熱は断熱材１２の存在により、主冷却室３，補助冷却室４へ直接には伝わらない。また、内張１ｄ，１ｅの存在によっても、筺体１の熱は主冷却室３の内部等へ直接には伝わらない。
【００２２】
そして、第二吸気孔１５から取り込まれた空気は、扉１ａの内部を上から下へ向かって流れて補助冷却室４に至る。一方、第一吸気孔５から取り込まれた空気は、内張１ｅの両側へ分岐して流れる。
【００２３】
その他の構成，作用は参考例２と同じなので、説明を省略する。
【００２４】
（ｄ）実施の形態１
最後に、実施の形態１を図４に示す。この実施の形態は、参考例３において制御部２ｂが特に塵埃や湿度に弱いような場合に、補助冷却室４内を密閉した状態で冷却が行なわれるようにしたものである。
【００２５】
図３において、第二吸気孔１５と連通孔１０とが閉鎖されるとともに内張１ｄが除去されて第二吸気孔１１の位置には熱交換器１３が設けられている。熱交換器１３は筺体１に気密に取り付けられており、その上端が屋根１ｂの下へ突出し、下端が補助冷却室４の内部へ突出している。補助冷却室４の内部で空気を強制的に循環させるため、補助冷却室４の上部であって扉１ａの近傍にはファン１４が設けられている。
【００２６】
斯かる屋外盤では、補助冷却室４が密閉されているために補助冷却室４から主冷却室３への空気の流れはなく、制御部２ｂで発生した熱はファン１４が作り出す循環流により熱交換器１３の下部へ移動し、更に熱交換器１３の下部から上部へ伝わったあと、大気中へ放出される。補助冷却室４の内部は密閉されているので、塵埃等が侵入することはない。
【００２７】
その他の構成，作用は参考例３と同じなので説明を省略する。
【００２８】
なお、図４において断熱材１２とファン１４とのいずれかを設けないものあるいは断熱材１２及びファン１４の双方を設けないものでもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、請求項１に係る屋外盤によれば発熱量の多い冷却部が収容された主冷却室への外気循環はファンを用いた強制循環によって行ない、かつ発熱量の少ない制御部が収容された補助冷却室への外気の循環は熱交換器によって行なうので、冷却部が強制循環により効率良く冷却される一方、制御部は外気を取り入れないため塵埃等の侵入のない冷却となり、機能分散が行なわれて効率良く冷却される。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による屋外盤の参考例１を示す断面図。
【図２】 本発明による屋外盤の参考例２を示す断面図。
【図３】 本発明による屋外盤の参考例３を示す断面図。
【図４】 本発明による屋外盤の実施の形態１を示す断面図。
【符号の説明】
１…筺体
１ｂ…屋根
１ｃ…隔壁
１ｅ…内張
２…インバータユニット
２ａ…ヒートシンク（冷却部）
２ｂ…制御部
３…主冷却室
４…補助冷却室
５…第一吸気孔
６…第一排気孔
７，１４…ファン
１２…断熱材
１３…熱交換器
【発明の属する技術分野】
本発明は屋外盤に関し、筺体に収容した半導体応用装置の冷却が適正に行なわれるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体応用装置としての例えばインバータユニットを屋外に設置する場合は、インバータユニットを筺体に収容するとともに、インバータユニットが発熱を伴なうために放熱手段が設けられる。
【０００３】
放熱手段としては、外気を内部へ取り込み、発熱部品を冷却したのちに、温度上昇した空気を外部へ放出する構成とするのが最も構造が簡単で低コストである。
【０００４】
しかし、外気を大量に内部へ導入すると、塵埃，砂，雨水などが内部にはいり込むことになるため、内部を密閉してエアコンを運転して冷却することが行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体応用装置の容量が大きい場合はエアコンとして大容量のものが必要になってコスト高になるだけでなく、保守，点検も必要になる。
【０００６】
そこで本発明は、斯かる課題を解決した屋外盤を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための請求項１に係る発明の構成は、筺体の内部に半導体応用装置を収容して構成した屋外盤であって、前記半導体応用装置における主回路部を冷却するための冷却部が収容される主冷却室と、前記主回路部を制御するための制御部が収容される補助冷却室とに仕切る隔壁を筺体の内部に設け、前記主冷却室には外部から空気を取り入れる第一吸気孔を筐体の下部に設けると共に、外部へ空気を排出する第一排気孔を筐体の上部に設け、該第一排気孔には筐体の内部から外部へ空気を強制循環させるファンを設け、筐体の背面板の内側に断熱材を設けると共に該断熱材の内側には空気断熱層を形成するための内張を設ける一方、前記補助冷却室の熱を放出する熱交換器を前記補助冷却室の 天井に設け、前記補助冷却室の内部で空気を強制循環させるファンを設け前記筐体には屋根を設けると共に該屋根の内側に断熱材を設けて該断熱材と前記筐体の天井との間に空気断熱層を形成し、該空気断熱層の空気を前記第一排気孔の前記ファンが吸引することにより前記熱交換器の熱交換効率を上げる連通孔を前記主冷却室の天井に設けたことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】
【発明の実施の形態】
半導体応用装置は主回路部と制御部とから構成されており、主回路部から発生する熱が大部分を占める。そして、制御部は温度が高くなると不具合が生じる。このため、本発明は筺体の内部を仕切って、主回路部と制御部とを別々に冷却するようにしたものである。
【００１０】
以下、本発明による屋外盤の実施の形態を説明する。まず最初に参考例１〜３を説明し、次に実施の形態１を説明する。
【００１１】
（ａ）参考例１
まず、参考例１を図１に示す。筺体１の内部にインバータユニット(半導体応用装置）２が収容されている。筺体１には開閉可能な扉１ａと屋根１ｂとが設けられている。インバータユニット２は、前記主回路部を冷却するためのアルミ製のヒートシンク（冷却部）２ａと、その他の部分からなる制御部２ｂとに分けることができる。そして、筺体１に隔壁１ｃを設けることにより、ヒートシンク２ａを収容する主冷却室３と、制御部２ｂを収容する補助冷却室４とが形成されている。
【００１２】
主冷却室３へ空気を取り入れる第一吸気孔５が筺体１の下部に形成される一方、外部へ空気を排出する第一排気孔６が上部に形成されている。そして、主冷却室３への吸気と排気とを強制的に行なわせるために、第一排気孔６には大容量のファン７が設けられている。なお、ファンは第一吸気孔５に設けてもよい。
【００１３】
補助冷却室４の内部と外部との間で空気を強制循環させるために、扉１ａの下部に第二吸気孔１５が形成される一方、筺体１の天井には第二排気孔８が形成され、第二排気孔８には容量の小さなファン９が設けられている。容量の小さなファン９を設けたのは、主冷却室３内でのファン７による強制循環の空気の循環速度より小さい速度で循環を行わせるためである。ファン９は第二吸気孔１５に設けてもよく、あるいは全く設けない自然循環であってもよい。
【００１４】
斯かる屋外盤では、第一吸気孔５から取り込まれた空気によりヒートシンク２ａが冷却され、ファン７の作用により強制循環されて第一排気孔６から排出される。大容量のファン７による強制循環のため、多少の塵埃や砂等が主冷却室３内に侵入するが、主冷却室３には制御部２ｂは収容されていないので問題はない。
【００１５】
また、第二吸気孔１５から取り込まれた空気により制御部２ｂが冷却され、容量の小さなファン９の作用により第二排気孔８から排出される。容量の小さなファン９による強制循環であるため、塵埃や砂等の侵入はほとんど生じない。
【００１６】
（ｂ）参考例２
次に、参考例２を図２に示す。この参考例は、主冷却室３の冷却用のファン７の力を利用して補助冷却室４の内部の空気循環も行なうために、参考例１に対して、隔壁１ｃに連通孔１０を形成し、筺体１の天井には第二排気孔８に代えてもうひとつの第二吸気孔１１を形成したものである。
【００１７】
ファン７による吸い出しの負圧が連通孔１０を介して補助冷却室４にも作用する。このため、第二吸気孔１５，１１から補助冷却室４へ取り込まれた空気は、連通孔１０及び第一排気孔６を介して大気中へ放出されることになり、補助冷却室４内では空気の循環速度の小さい強制循環となる。
【００１８】
その他の構成，作用は参考例１と同じなので、説明を省略する。
【００１９】
（ｃ）参考例３
次に、参考例３を図３に示す。この参考例は、参考例２において、第二吸気孔１５の位置を高くして塵埃等の侵入を防止するとともに外気温度による影響を少なくしたものである。外気温度の影響を少なくするために、筺体１における外気と直接に触れる部分である屋根１ｂや扉１ａや背面板の内側の面には断熱材１２が貼着されている。
【００２０】
また、外気と直接に触れる部分が主冷却室３，補助冷却室４の内部の空気と直接に触れるのを防止するために、二重構造とする目的で、扉１ａの内側には内張１ｄが設けられて内張１ｄの下方には開口部が形成される一方、筺体１の背面板の内側には内張１ｅが設けられている。
【００２１】
斯かる屋外盤では、断熱材１２を設けたので、外気により温度上昇した筺体１の熱は断熱材１２の存在により、主冷却室３，補助冷却室４へ直接には伝わらない。また、内張１ｄ，１ｅの存在によっても、筺体１の熱は主冷却室３の内部等へ直接には伝わらない。
【００２２】
そして、第二吸気孔１５から取り込まれた空気は、扉１ａの内部を上から下へ向かって流れて補助冷却室４に至る。一方、第一吸気孔５から取り込まれた空気は、内張１ｅの両側へ分岐して流れる。
【００２３】
その他の構成，作用は参考例２と同じなので、説明を省略する。
【００２４】
（ｄ）実施の形態１
最後に、実施の形態１を図４に示す。この実施の形態は、参考例３において制御部２ｂが特に塵埃や湿度に弱いような場合に、補助冷却室４内を密閉した状態で冷却が行なわれるようにしたものである。
【００２５】
図３において、第二吸気孔１５と連通孔１０とが閉鎖されるとともに内張１ｄが除去されて第二吸気孔１１の位置には熱交換器１３が設けられている。熱交換器１３は筺体１に気密に取り付けられており、その上端が屋根１ｂの下へ突出し、下端が補助冷却室４の内部へ突出している。補助冷却室４の内部で空気を強制的に循環させるため、補助冷却室４の上部であって扉１ａの近傍にはファン１４が設けられている。
【００２６】
斯かる屋外盤では、補助冷却室４が密閉されているために補助冷却室４から主冷却室３への空気の流れはなく、制御部２ｂで発生した熱はファン１４が作り出す循環流により熱交換器１３の下部へ移動し、更に熱交換器１３の下部から上部へ伝わったあと、大気中へ放出される。補助冷却室４の内部は密閉されているので、塵埃等が侵入することはない。
【００２７】
その他の構成，作用は参考例３と同じなので説明を省略する。
【００２８】
なお、図４において断熱材１２とファン１４とのいずれかを設けないものあるいは断熱材１２及びファン１４の双方を設けないものでもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、請求項１に係る屋外盤によれば発熱量の多い冷却部が収容された主冷却室への外気循環はファンを用いた強制循環によって行ない、かつ発熱量の少ない制御部が収容された補助冷却室への外気の循環は熱交換器によって行なうので、冷却部が強制循環により効率良く冷却される一方、制御部は外気を取り入れないため塵埃等の侵入のない冷却となり、機能分散が行なわれて効率良く冷却される。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による屋外盤の参考例１を示す断面図。
【図２】 本発明による屋外盤の参考例２を示す断面図。
【図３】 本発明による屋外盤の参考例３を示す断面図。
【図４】 本発明による屋外盤の実施の形態１を示す断面図。
【符号の説明】
１…筺体
１ｂ…屋根
１ｃ…隔壁
１ｅ…内張
２…インバータユニット
２ａ…ヒートシンク（冷却部）
２ｂ…制御部
３…主冷却室
４…補助冷却室
５…第一吸気孔
６…第一排気孔
７，１４…ファン
１２…断熱材
１３…熱交換器
Claims (1)
- 筺体の内部に半導体応用装置を収容して構成した屋外盤であって、
前記半導体応用装置における主回路部を冷却するための冷却部が収容される主冷却室と、前記主回路部を制御するための制御部が収容される補助冷却室とに仕切る隔壁を筺体の内部に設け、
前記主冷却室には外部から空気を取り入れる第一吸気孔を筐体の下部に設けると共に、外部へ空気を排出する第一排気孔を筐体の上部に設け、該第一排気孔には筐体の内部から外部へ空気を強制循環させるファンを設け、筐体の背面板の内側に断熱材を設けると共に該断熱材の内側には空気断熱層を形成するための内張を設ける一方、
前記補助冷却室の熱を放出する熱交換器を前記補助冷却室の天井に設け、前記補助冷却室の内部で空気を強制循環させるファンを設け
前記筐体には屋根を設けると共に該屋根の内側に断熱材を設けて該断熱材と前記筐体の天井との間に空気断熱層を形成し、該空気断熱層の空気を前記第一排気孔の前記ファンが吸引することにより前記熱交換器の熱交換効率を上げる連通孔を前記主冷却室の天井に設けたことを特徴とする屋外盤。
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|---|---|---|---|
| JP2001396317A JP4066657B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 屋外盤 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001396317A JP4066657B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 屋外盤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003198169A JP2003198169A (ja) | 2003-07-11 |
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Family
ID=27602445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001396317A Expired - Fee Related JP4066657B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 屋外盤 |
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2001
- 2001-12-27 JP JP2001396317A patent/JP4066657B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2003198169A (ja) | 2003-07-11 |
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