JP6229150B2 - 電気部品の収納ケース - Google Patents

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Description

本発明は発熱性の電気部品を収納する収納ケースに関するものである。
従来、電力を扱う電気機器では、使用する電気部品に発熱を伴うものがあり、その発熱
は放熱用のフィンやヒートシンク等の放熱／冷却構成を用いて対応されていたが、充分な
放熱／冷却には少なくとも一定の面積を要し、昨今の機器の小型化と相反するものであっ
た。
特許文献１には、筐体の背面に放熱フィンを設け、さらにこの放熱フィンを３つの風路
群に分け夫々の発熱部品を冷却するように構成していた。
米国特許第７７１５１９５号明細書
しかしながら、特許文献１に記載のものでは電気部品毎に放熱フィンを対応させたもの
であり、発熱量が大きい電気部品があると電気部品どうしの放熱が干渉し充分な放熱作用
が得られないことがあった。
本発明は、電気部品の放熱による熱干渉を抑制可能に成した電気部品の収納ケースを提
供することを目的とする。
本発明の電気部品の収納ケースは、筐体の上部側に下方から上方に向かって空気が流れ
る複数の風路を左右に渡って構成する複数のフィンを設け、これら複数の風路を少なくと
も３つの風路群に分け、真ん中付近の風路を含む第１の風路群の上方側を発熱量の多い第
１の電気部品の放熱に用い、第１の風路群の左右側に位置する第２の風路群及び第３の風
路群の内の第２の風路群の下方側でありかつ第１の電気部品の取り付け位置より下方側の
位置を第２の電気部品の放熱に用い、第３の風路群の下方側でありかつ第２の電気部品の
取り付け位置より下方側の位置を第３の電気部品の放熱に用い、第２の電気部品及び第３
の電気部品の少なくともいずれか一方を筐体の反フィン側から前記風路内へ突出した窪み
内に取り付けるものである。
本発明によれば、電気部品の放熱を良好に行うことが可能になるものである。
本実施形態に用いる電気機器の電気回路図である。 本実施形態の収納ケースの前面図である。 本実施形態の収納ケースの背面図である。 図３に示す収納ケースのＡ−Ａ断面図である。 他の本実施形態の収納ケースの背面図である。
図１に示す電気回路図は、例えば太陽電池や燃料電池などの直流出力（風力発電などの
再生可能エネルギーによる出力を直流電力に変換したものでもよい）を、直流リアクトル
ＤＣＬ（ＤＣＬａ乃至ＤＣＬｅ）、スイッチング素子、ダイオード、コンデンサ等を用い
て昇圧する昇圧回路３１（３１ａ乃至３１ｅ）と、昇圧回路３１の出力する直流電力をス
イッチ素子ＩＰＭを用いて交流電力に変換して出力するインバータ回路３２と、インバー
タ回路３２の出力する交流電力から高周波成分を交流リアクトルＡＣＬ（第１リアクトル
）とコンデンサとを用いて除去するフィルタ回路３３とから構成されている。これら直流
リアクトルＤＣＬ、スイッチ素子ＩＰＭ、交流リアクトルＡＣＬ、コンデンサは夫々が電
気部品であり、交流リアクトルＡＣＬは第２の電気部品、スイッチ素子ＩＰＭは第１の電
気部品、直流リアクトルＤＣＬは第３の電気部品に相当するものである。Ｓ（Ｓａ乃至Ｓ
ｅ）は開閉スイッチであり太陽電池３４の出力を開閉するものである。
図１に示すように、太陽電池（ストリング）３４ａ乃至３４ｅは複数（ここでは最大５
つのストリングに対応可能になっているが、接続するストリングの数は変更可能である）
設けられ、この５つの太陽電池３４ａ乃至３４ｅの出力を夫々昇圧する昇圧回路３１ａ乃
至３１ｅを設けている。このため、直流リアクトルＤＣＬ（又は昇圧回路）も太陽電池（
ストリング）と同じ個数が必要となる（直流リアクトルＤＣＬａ乃至ＤＣＬｅ（図示せず
））。昇圧回路３１、インバータ回路３２、及びフィルタ回路３３の回路構成については
既存のＤＣ／ＤＣのスイッチング型の昇圧回路、ＤＣ／ＡＣのＰＷＭに基づく変換回路や
５０Ｈｚ／６０Ｈｚを境界とするローパスフィルタの構成を用いることができるため詳細
については省略する。昇圧回路３１ａ乃至３１ｅは昇圧回路３１ａと同等に構成されるの
で夫々の構成要素は符号にｂ〜ｅを付記して記載を省略する。
図２は収納ケースの前面図であり、１０は前面側が蓋で覆われるように開口されたアル
ミダイカストによる略直方体の形状を有する筐体であり、内側（筺体１０の内面）には、
交流リアクトルＡＣＬ（第２発熱部品）と直流リアクトルＤＣＬａ乃至ＤＣＬｅ（第３発
熱部品）とを夫々配置する第１窪み１１、及び第２窪み１２が一体成型されている。第１
窪み１１と第２窪み１２は夫々のリアクトルの配置後に熱伝導性が高くかつ電気絶縁性が
ある樹脂が流し込まれて、これらのリアクトルが窪み１１、１２に固定される。窪み１１
は直流リアクトルＤＣＬａを先頭に筐体１０の下側から上側に向かって末広がり状に順に
直流リアクトルＤＣＬｂ、直流リアクトルＤＣＬｃが配置され次いで直流リアクトルＤＣ
Ｌｄ、直流リアクトルＤＣＬｅが配置される。太陽電池（ストリング）の接続される数が
減少する際は逆順に直流リアクトルＤＣＬｅから直流リアクトルＤＣＬｄ側へ削減され、
直流リアクトルＤＣＬａは最後に残るものである。
筐体１０の内面の第１窪み１１と第２窪み１２との間の上方に平らな部分が構成され当該
部分に複数のスイッチ素子ＩＰＭ（第１発熱部品）が熱伝導性の良い部材を介して取り付
けられている。第１発熱部品乃至第３発熱部品の通常動作時における発熱量には第１発熱
部品＞第２発熱部品、第１発熱部品＞第３発熱部品の関係がある。また、複数のスイッチ
素子ＩＰＭ、直流リアクトルＤＣＬａ乃至ＤＣＬｅ、及び交流リアクトルＡＣＬと蓋との
間には、昇圧回路３１、インバータ回路３２、及びフィルタ回路３３を成す電装基板が配
置される（図示せず）。また、直流リアクトルＤＣＬ（第２の窪み１２）の下方には開閉
スイッチＳａ乃至Ｓｅが設けられ、これらの開閉スイッチを介して太陽電池の発電する直
流電力が供給される。Ｔａ乃至Ｔｃは昇圧回路３１ａ乃至３１ｅを構成するスイッチング
素子を収納したパッケージでありパッケージＴａ乃至Ｔｃは夫々複数のスイッチング素子
が収納されており、スイッチ素子ＩＰＭと同様に熱伝導性の良い部材を介して筐体１０に
取り付けられている。
図３は収納ケースの背面図（筐体１０の背面図）であり、筐体１０の上部側に下方から
上方に向かって空気が流れる複数の風路を左右に渡って構成する複数のフィンＦを有し、
これら複数の風路を少なくとも３つの風路群４１、４２、４３に分け、真ん中付近の風路
４０を含む第１の風路群４１の上方側のスイッチ素子ＩＰＭに対応する部分４４を主にス
イッチ素子ＩＰＭの放熱に割り当て、第２の風路群４２の下方側でありかつ部分４４より
下方側の交流リアクトルＡＣＬに対応する部分４５（第１の窪みに対応する部分）を主に
交流リアクトルの放熱に割り当て、第３の風路群４３の下方側でありかつ部分４５より下
方側の直流リアクトルＤＣＬに対応する部分４６（第２の窪みに対応する部分）を主に直
流リアクトルＤＣＬの放熱に割り当てている。部分４７はパッケージＴａ乃至Ｔｃに対応
する部分であり、パッケージＴａ乃至Ｔｃの放熱に割り当てられている。部分４４、部分
４７は半導体素子の放熱に対応する部分であり、部分４４及び部分４７付近は温度的につ
ながり全体で放熱に寄与する。尚、矢印４８乃至５０は空気の流れを示している。
図４は図３のＡ−Ａ付近の断面図であり、第１の風路群４１の風路には筐体１０からの
突出部はなくフィンの高さを維持した風路が構成され空気の流れ４８は風路に沿って流れ
筐体１０外へ排気される。第２の風路群４２の風路には筐体１０から第１の窪み１１が突
出して、一部の風路を除いて実質的なフィンの高さが低く抑えされている。空気の流れ５
０は側の空気取り入れ口５１から取り入れられ第１の窪み１１を冷却して上方へ流れる。
この後部分４４の放熱が第２の風路群まで広がっていればこの放熱も冷却した後に筐体１
０外へ排気される。第３の風路群４３の風路には断面Ａ−Ａより下の部分に筐体１０から
第２の窪み１２が突出して、一部の風路を除いて実質的なフィンの高さが低く抑えされて
いる。空気の流れ４９は下方から取り入れられ第２の窪み１２を冷却して上方へ流れる。
この後部分４４、部分４７の放熱が第３の風路群まで広がっていればこの放熱も冷却した
後に筐体１０外へ排気される。
すなわち、部分４４の発熱が大きく筐体の上部側に温度の高い部分が広く広がっている
ときは第１の風路群乃至第３の風路群が部分４４の冷却に寄与する。部分４７の温度の高
い部分が広く広がっているときは主に第１の風路群及び第３の風路群が部分４７の冷却に
寄与するものである。
フィンの下側まで延長されガイド壁５２と作用する部分と、電気配線等を収納するため
の突出部のガイド壁５３として作用する部分とが空気の流れ４８、４９の両サイドを筐体
１０の下部側で囲みこの筐体１０が壁面等に取り付けられた際に煙突効果（上昇気流によ
る作用）を奏して冷却に寄与する空気の流量を増加されている。
図３において６０は送風機であり、空気取り入れ口６１から取り込んだ空気を第１の風
路群へ送風して空気の流れ４８の風量を増加させるものである。これにより部分４４を送
風による強制冷却すること可能になるものである。送風機６０の運転は筐体１０上部側の
温度の広がりや温度やこの電気機器の出力状態などに基づいて制御することができる。尚
、図５は送風機６０を筐体１０の背面（壁面側）に設けない場合の他の実施形態を示す図
である。この場合、送風機は筐体１０の内側へ取付て同様に制御することも可能である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
１０ 筐体
１１ 第１の窪み
１２ 第２の窪み
３１ 昇圧回路
３２ インバータ回路
３３ フィルタ回路
４１ 第１の風路群
４２ 第２の風路群
４３ 第３の風路群
５２ ガイド壁
５３ ガイド壁
６０ 送風機
ＡＣＬ 交流リアクトル
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＩＰＭ スイッチ素子
Ｆ フィン

Claims (4)

  1. 筐体の上部側に下方から上方に向かって空気が流れる複数の風路を左右に渡って構成する複数のフィンを設け、これら複数の風路を少なくとも３つの風路群に分け、真ん中付近の風路を含む第１の風路群の上方側を発熱量の多い第１の電気部品の放熱に用い、第１の風路群の左右側に位置する第２の風路群及び第３の風路群の内の第２の風路群の下方側でありかつ第１の電気部品の取り付け位置より下方側の位置を第２の電気部品の放熱に用い、第３の風路群の下方側でありかつ第２の電気部品の取り付け位置より下方側の位置を第３の電気部品の放熱に用い、第２の電気部品及び第３の電気部品の少なくともいずれか一方を前記筐体の反フィン側から前記風路内へ突出した窪み内に取り付けることを特徴とする電気部品の収納ケース。
  2. 第１乃至第３の電気部品の発熱量は、第１の電気部品＞第２の電気部品、第１の電気部品＞第３の電気部品の関係があることを特徴とする請求項１に記載の電気部品の収納ケース。
  3. 前記第２又は第３の電気部品は、前記風路内の一部に突出した前記窪み内に固定されることを特徴とする請求項１に記載の電気部品の収納ケース。
  4. 前記筐体の下部側は第１の風路群と第３の風路群とへ空気を導くガイド壁を有することを特徴とする請求項１に記載の電気部品の収納ケース。
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