JP5141844B2

JP5141844B2 - インバータ装置の筐体構造

Info

Publication number: JP5141844B2
Application number: JP2012164273A
Authority: JP
Inventors: 信高野; 芳久鳩崎
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: JP2012213323A

Description

本発明は、インバータ装置の筐体構造に関する。

従来のインバータ装置は、電解コンデンサや冷却フィンなどの重量物を支えるため、アルミダイカスト部材や板金などが組み合わされた金属製の筐体が用いられている。
例えば、特許文献１に記載されているインバータ装置の筐体を組み立てるには、図１０（ａ）に示すように、アルミダイカスト支柱１ａ〜１ｄをインバータ装置の四隅にそれぞれ配置する。次いで、アルミダイカスト支柱１ａ〜１ｄに板金梁２ａ、２ｂをネジ止めにて取り付けることにより、アルミダイカスト支柱１ａ〜１ｄをインバータ装置の長手方向に連結する。そして、アルミダイカスト支柱１ａ，１ｂに天面カバー３、４ａをネジ止めにて取り付け、アルミダイカスト支柱１ｃ，１ｄに底面カバー４ｂをネジ止めにて取り付ける。そして、アルミダイカスト支柱１ａ〜１ｄに、フレーム板金５ａ、５ｂをネジ止めにて取り付け、フレーム板金５ｂに冷却フィン６を取付け、フレーム板金５ａに電解コンデンサ（不図示）を取り付けた後、板金７およびウライタ８をネジ止めにて取り付けることで、図１０（ｂ）に示す筐体が組立てられる。

特開２００７−３１２５４５号公報

ところで、特許文献１の筐体構造では、天面カバー３、４ａと冷却フィン６との間に配置される冷却ファン（不図示）から冷却フィン６に導入される風が、冷却フィン６の冷却効率の高い部分に流れるようにガイドする板金部品を設ける必要があり、部品点数の増加によってコストアップを招くという問題もある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、空気の流れを変更する部品を使用せずに冷却フィンの冷却効率を高めることでコストアップを解消することができるインバータ装置の筐体構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係るインバータ装置の筐体構造は、筐体の長手方向の一方に配置した冷却ファンユニットと、長手方向の他方に配置した電解コンデンサと、前記冷却ファンユニット及び前記電解コンデンサの間に配置した冷却フィンとを支持して収納するインバータ装置の筐体構造において、断面Ｌ字状に形成された板金部材からなり前記冷却ファンユニットを支持する冷却ファン支持フレームと、断面Ｌ字状に形成された板金部材からなり前記電解コンデンサを支持するコンデンサ支持フレームとを備え、前記筐体は、ウライタ部と、該ウライタ部の両縁部から立ち上がる一対の側面部とを有し、前記冷却フィンをフィン先端側が前記ウライタ部に対向するように前記一対の側面部間に配置し、前記ウライタ部及び前記一対の側面部と前記冷却フィンの外周との間の隙間を閉塞する閉塞部を前記電解コンデンサ支持フレームに設けることを特徴とする。

この発明によると、冷却風が冷却フィンに流れず、隙間側に流れるのを防止することができるので、冷却フィンの冷却効率の低下を防止することができる。

本発明に係るインバータ装置の筐体構造によれば、閉塞部が冷却フィンの外周とウライタ部及び側面部との間の隙間を閉塞しており、冷却風が冷却フィンに流れずに隙間側に流れるのを防止するので、冷却フィンの冷却効率の低下を防止することができる。

本発明に係るインバータ装置の外観を示す斜視図である。インバータ装置の内部構造を示す斜視図である。前面カバーを取り外したインバータ装置の内部構造を示す平面図である。主回路端子台、プリント基板、電解コンデンサ等を外したインバータ装置の筐体構造を示す斜視図である。インバータ装置の筐体構造を示す分解斜視図である。電解コンデンサ用の門型形状の支持フレームを示す図である。冷却ファン用の門型形状の支持フレームを示す図である。冷却ファンから吹き出た冷却風が冷却フィンと筐体の間の空間に流れやすい領域を示す図である。冷却フィンの冷却効果を説明する図である。従来のインバータ装置の筐体構造を示す図である。

以下、本発明のインバータ装置の筐体構造を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に係るインバータ装置の外観を示す斜視図、図２はインバータ装置の内部構造を示す斜視図、図３は前面カバーを取り外したインバータ装置の内部構造を示す平面図、図４は主回路端子台、プリント基板、電解コンデンサ等を外したインバータ装置の筐体構造を示す斜視図、図５はインバータ装置の筐体構造の分解斜視図、図６は電解コンデンサ用の門型形状の支持フレームを示す図、図７は冷却ファン用の門型形状の支持フレームを示す図、図８は冷却ファンから吹き出た冷却風が冷却フィンと筐体の間の空間に流れやすい領域を示す図、図９は冷却フィンの冷却効果を説明する図である。

本実施形態のインバータ装置は、図１及び図２に示すように、長方形状のウライタ１０の長辺側の両縁部から立ち上がる一対の第１側面板金１１と、これら一対の第１側面板金１１の上部に連結した一対の板金梁１２を介して第１側面板金１１の上方に立ち上がる一対の第２側面板金１３と、ウライタ１０の一方の短辺縁部から立ち上がる冷却ファン支持フレーム１７の第２支持部１７ｂ、天面カバー１４と、ウライタ１０の他方の短辺縁部から立ち上がるコンデンサ支持フレーム２２の柱部２２ｂ、底面カバー１５と、第２側面板金１３及び天面カバー１４で囲まれた開口部を閉塞する上部前面カバー１６ａ及び下部前面カバー１６ｂとを備えている。

インバータ装置の内部には、図３に示すように、長手方向の一方の天面カバー１４側に冷却ファンユニット１８が配置され、長手方向の他方の底面カバー１５側に電解コンデンサ２３が配置され、冷却ファンユニット１８及び電解コンデンサ２３の間の長手方向の中央部に冷却フィン２１が配置されている。

すなわち、図２に示すように、天面カバー１４側に、冷却ファン支持フレーム１７に取付けられた冷却ファンユニット１８が配置されているとともに、仕切り板１９、ファンガイド板２０を間に配置した状態で直方体形状の冷却フィン２１が長手方向に隣接して配置されている。ここで、図２に示すように、冷却フィン２１の底面カバー１５を向く面には、多数のフィンが並んだ吸気口２１ａが設けられている。そして、冷却フィン２１の上面には、インバータ装置の主回路を構成するＩＧＢＴやダイオード等の発熱部品３０，３１が装着されている。

また、この冷却フィン２１に隣接してコンデンサ支持フレーム２２が配置されており、このコンデンサ支持フレーム２２に電解コンデンサ２３が装着されている。
そして、冷却フィン２１及び電解コンデンサ２３を装着したコンデンサ支持フレーム２２の上部には、長辺側で互いに離間している一対の板金梁１２の間を連結している連結部材２４ａ〜２４ｄ上に、プリント基板２５、主回路端子台２６等が配置されている。

板金梁１２は、図５に示すように、インバータ装置の側面の一部となる長尺板状のウェブ１２ａと、このウェブ１２ａの短尺方向の縁部から直交して折曲された一対のフランジ部１２ｂ，１２ｃとを備えたＣチャンネル形状とされている。

コンデンサ支持フレーム２２は、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、門型形状に折り曲げて形成された板金部材であり、電解コンデンサ２３を装着する装着穴２２ａ１が形成されている支持部２２ａと、支持部２２ａから互いに平行に延在している柱部２２ｂ，２２ｃとを備え、一方の柱部２２ｂには多数の排気スリット２２ｂ１が形成され、他方の柱部２２ｃには矩形状の通気穴２２ｃ１が形成されている。このコンデンサ支持フレーム２２は、全ての縁部が、折曲部を設けることで断面Ｌ字形状に形成されている。

そして、冷却フィン２１に隣接して配置したコンデンサ支持フレーム２２は、図１（ｂ）に示すように、柱部２２ｃが冷却フィン２１に設けた多数のフィンが並んだ吸気口２１ａの周囲に当接し、通気穴２２ｃ１が吸気口２１ａに対応するように配置されている。

ここで、図１に示すように、前述した第１側面板金１１には、コンデンサ支持フレーム２２の門型形状の空間に対応した位置に矩形状の開口部１１ａが形成されており、この開口部１１ａを閉塞するように、多数のスリット２７ａを設けたメンテナンスプレート２７が、コンデンサ支持フレーム２２の柱部２２ｂ，２２ｃにねじ２８により止められている。なお、メンテナンスプレート２７は、コンデンサ支持フレーム２２の柱部２２ｂ，２２ｃにネジ止めすることにより、第１側面板金１１の表面よりも出っ張ることなく、開口部１１ａを閉塞することができる。

冷却ファン支持フレーム１７は、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、門型形状に折り曲げて形成された板金部材であり、矩形状の穴１７ａ１が形成されている第１支持部１７ａと、第１支持部１７ａから直交して延在し、矩形状の通気穴１７ｂ１を形成している第２支持部１７ｂと、この第２支持部１７ｂと平行に第１支持部１７ａから延在し、第２支持部１７ｂより短尺な長さの第３支持部１７ｃとで構成されている。この冷却ファン支持フレーム１７は、全ての縁部が、折曲部を設けることで断面Ｌ字形状に形成されている。そして、冷却ファン支持フレーム１７は、図２に示すように、第２支持部１７ｂがウライタ１０から立上がり、第３支持部１７ｃがファンガイド板２０から立ち上がった状態で冷却ファンユニット１８を支持している。

次に、インバータ装置の筐体の組立てについて、図４及び図５を参照しながら説明する。
冷却ファンユニット１８を支持する冷却ファン支持フレーム１７を長手方向の一方に配置し、電解コンデンサ２３を装着するコンデンサ支持フレーム２２を長手方向の他方に配置し、冷却ファン支持フレーム１７及びコンデンサ支持フレーム２２の間の長手方向の中央に冷却フィン２１を配置する。

そして、冷却ファン支持フレーム１７と冷却フィン２１との間にファンガイド板２０を配置し、冷却ファン支持フレーム１７及びファンガイド板２０をネジ止めして一体に固定し、ファンガイド板２０及び冷却フィン２１をネジ止めして一体に固定する。また、冷却フィン２１及びコンデンサ支持フレーム２２を、平板状のトリツケイタ２９を介してネジ止めにより一体に固定する。これにより、冷却ファン支持フレーム１７、ファンガイド板２０、冷却フィン２１及びコンデンサ支持フレーム２２が長手方向に一体に固定される。

次いで、冷却ファン支持フレーム１７及びコンデンサ支持フレーム２２の門型形状と直交するように互いに幅方向に離間した、一対の板金梁１２のフランジ１２ｃを、冷却フィン２１の上面及びコンデンサ支持フレーム２２の支持部２２ａにネジ止めにより一体に固定する。

次いで、冷却フィン２１のフィン先端側にウライタ１０をネジ止めし、コンデンサ支持フレーム２２の支持部２２ａ及び一対の一対の板金梁１２のウェブ１２ａに底面カバー１５をネジ止めして一体に固定する。また、冷却ファン支持フレーム１７の第１支持部１７ａに天面カバー１４をネジ止めし、ファンガイド板２０の上部に仕切り板１９をネジ止めし、一対の板金梁１２のウェブ１２ａと天面カバー１４とをネジ止めすることで、図４に示す状態に組立てられる。

次いで、板金梁１２およびコンデンサ支持フレーム２２，冷却ファン支持フレーム１７に第１側面板金１１および第２側面板金１２をネジ止めし、その後、上部前面カバー１６ａ及び下部前面カバー１６ｂを装着することで、図１に示すインバータ装置の筐体が組立てられる。

次に、本実施形態のインバータ装置の筐体構造の作用効果について説明する。
本実施形態のインバータ装置の筐体は、長手方向に冷却ファンユニット１８を支持する門型形状の冷却ファン支持フレーム１７と、冷却フィン２１と、門型形状の電解コンデンサ２３を装着するコンデンサ支持フレーム２２とが固定され、冷却ファン支持フレーム１７及びコンデンサ支持フレーム２２の門型に直交するように幅方向に離間したＣチャンネル形状の一対の板金梁１２が、冷却フィン２１及びコンデンサ支持フレーム２２に固定されているので、従来のインバータ装置のような四隅にアルミダイカスト支柱を使用することなく、比較的安価な部材により筐体強度を確保することができるので、コストアップを抑制することができる。

また、門型形状の冷却ファン支持フレーム１７及びコンデンサ支持フレーム２２と、Ｃチャンネル形状の一対の板金梁１２は、それぞれ剛性が高い部材なので共振を防止することができ、電解コンデンサ２３や冷却フィン２１の内蔵部品に悪影響を及ぼすおそれがない。

また、インバータ装置を長期間使用し続け、冷却フィン２１の多数のフィンが並んでいる吸気口２１ａに詰まった塵埃を除去する場合には、図１（ｂ）に示すように、第１側面板金１１の開口部１１ａを閉塞しているメンテナンスプレート２７を取り外すことで、外部からコンデンサ支持フレーム２２の門型形状の空間を介して冷却フィン２１の吸気口２１ａの清掃を行うことができるので、メンテナンス性を大幅に向上させることができる。

ところで、図８に示すように、冷却ファンユニット１８から吹き出した冷却風が、冷却フィン２１の外周とウライタ１０及び第１側面板金１１との間の隙間（斜線Ａで示す領域）に流れると、発熱部品３０，３１を冷却する冷却フィン２１の冷却効率が悪くなる。しかし、本実施形態は、コンデンサ支持フレーム２２の柱部２２ｃが、斜線Ａで示した冷却フィン２１の外周とウライタ１０及び第１側面板金１１との間の隙間を閉塞しており、冷却ファンユニット１８から吹き出した冷却風が冷却フィン２１に流れずに隙間側に流れるのを防止するので、冷却フィン２１の冷却効率の低下を防止することができる。しかも、新たな部品を使用せず、電解コンデンサ２３を支持するコンデンサ支持フレーム２２によって冷却風の流れを制御することができるので、部品点数が増加せずコストアップを抑制することができる。

１１…第１側面板金（側面カバー）、１１ａ…開口部（メンテナンス開口部）、１２…板金梁、１２ａ…ウェブ、１２ｂ，１２ｃ…フランジ部、１３…第２側面板金、１４…天面カバー、１５…底面カバー、１６ａ…上部前面カバー、１６ｂ…下部前面カバー、１７…冷却ファン支持フレーム、１７ａ…第１支持部、１７ａ１…穴、１７ｂ…第２支持部、１７ｂ１…通気穴、１７ｃ…第３支持部、１８…冷却ファンユニット、２０…ファンガイド板、２１…冷却フィン、２１ａ…吸気口、２２…コンデンサ支持フレーム、２２ａ…支持部、２２ａ１…装着穴、２２ｂ…柱部，２２ｃ…柱部（閉塞部）、２２ｂ１…排気スリット、２２ｃ１…通気穴、２３…電解コンデンサ、２５…プリント基板、２６…主回路端子台、２７…メンテナンスプレート、２７ａ…スリット、２９…トリツケイタ、３０，３１…発熱部品

Claims

筐体の長手方向の一方に配置した冷却ファンユニットと、長手方向の他方に配置した電解コンデンサと、前記冷却ファンユニット及び前記電解コンデンサの間に配置した冷却フィンとを支持して収納するインバータ装置の筐体構造において、
断面Ｌ字状に形成された板金部材からなり前記冷却ファンユニットを支持する冷却ファン支持フレームと、断面Ｌ字状に形成された板金部材からなり前記電解コンデンサを支持するコンデンサ支持フレームとを備え、
前記筐体は、ウライタ部と、該ウライタ部の両縁部から立ち上がる一対の側面部とを有し、
前記冷却フィンをフィン先端側が前記ウライタ部に対向するように前記一対の側面部間に配置し、
前記ウライタ部及び前記一対の側面部と前記冷却フィンの外周との間の隙間を閉塞する閉塞部を前記電解コンデンサ支持フレームに設けることを特徴とするインバータ装置の筐体構造。
前記コンデンサ支持フレームは門型形状とし、前記コンデンサ支持フレームと前記筐体の側面部とを固定することを特徴とする請求項１記載のインバータ装置の筐体構造。
前記閉塞部がコンデンサ支持フレームの柱部であることを特徴とする請求項１又は２記載のインバータ装置の筐体構造。
前記側面部は、第１側面板金と、該第１側面板金の上方に立ち上がる第２側面板金とから構成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインバータ装置の筐体構造。
前記筐体の側面部にフランジを有する一対の板金梁を対峙して固定し、前記冷却フィンを前記一対の板金梁のフランジ間に固定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインバータ装置の筐体構造。
筐体の長手方向の一方に配置した冷却ファンユニットと、長手方向の他方に配置した電解コンデンサと、前記冷却ファンユニット及び前記電解コンデンサの間に配置した冷却フィンとを支持して収納するインバータ装置の筐体構造において、
断面Ｌ字状に形成された板金部材からなり前記冷却ファンユニットを支持する冷却ファン支持フレームと、断面Ｌ字状に形成された板金部材からなり前記電解コンデンサを支持するコンデンサ支持フレームと、フランジを有する一対の板金梁とを備え、
前記筐体は、ウライタ部と、該ウライタ部の両縁部から立ち上がる一対の側面部とを有し、
前記冷却ファン支持フレームを前記筐体の長手方向の一方に配置して固定するとともに、前記コンデンサ支持フレームを前記筐体の長手方向の他方に配置して固定し、
前記筐体の側面部に一対の前記板金梁を対峙して固定し、
前記冷却フィンをフィン先端側が前記ウライタ部に対向するように前記一対の側面部間に配置し、
前記ウライタ部及び前記一対の側面部と前記冷却フィンの外周との間の隙間を閉塞する閉塞部を前記電解コンデンサ支持フレームに設けることを特徴とするインバータ装置の筐体構造。