WO1999062311A1 - Dispositif de refroidissement pour materiel electrique - Google Patents

Description

電気■の冷却装置

C技術分野〕

本発明は、 ィンパ一タ等の制御装 g等に用いられる の冷却装置に関す るものである。

〔背棄技術〕

従来の一般的な電気機器の?^却装置は、 図 3およぴ図 4に示すようになってい る。

図にぉレ、て、 2 1は図示しなレ、例えばィンバータなどの制御装 Sのヒートシン クで、 平 ±且部 2 2と HUB平坦部 2 2の両側に設けられた側面部 2 3からなるコ字 状の枠体 2 4とフィン 2 5とからなっている。 tO Hヒートシンク 2 1の枠体 2 4 には図示しない鴛子素子などが載 されたり、 発熱 ¾Wと熱的に されたりし ている。 2 6は ttilBヒートシンク 1の枠体 2 4に取り付ける冷却ファン、 2 7は ¾15冷却フアン 2 6に、 この冷却ファン 2 6の前面を格子体 2 8の部分で覆うよ うに取り付けるファンガ―ドである。 ΙΐΠΕ冷却ファン 2 6と rlEファンガード 2 7には、 それぞれ同じ位 にネジ通し穴 2 9、 3 0を形成しており、 長レヽ締付ネ ジ 3 1をこれらの通し穴 2 9、 3 Qに一緒に通して、 ヒートシンク 2 1の枠 体 2 4に形成した図示しなレ、ネジ穴に螺合させることにより、 ffJlEヒートシンク 2 1に固定している。 .

' 'このような稱成の糊装置における冷却は、 つぎのようにして行う。

口ファン 2 6を藝することにより、 Pファン 2 6力 ら冷却風が発生 し、 ヒートシンク 2 1の^ の内部に »ていく。 冷却風は、 ヒートシンク 2 1のフィン 2 5の間を通って制御装 S等の外部に排出される。 冷却風がフィン '2 5聞を通る際にフィン 2 5と冷却風との間で熱 が行われ、 図示しない ¾子 素子等の熱を吸収していたヒートシンク 2 1は、 mjgが低下する。 これにより制 御装置等の 器の冷却が行われる。

しかしながら、 従来の電気機器の冷却装置においては、 次のような問题があつ た。

(1) 冷却ファン 2 6の側部におレ、て冷却風の回り込みが生じ、 冷却風の利用効率 が悪レ \

図 4 ( a ) に示すように、 冷却ファン 2 6で発生した冷却風がヒートシンク 2 1のフィン 2 5間に流れ込む際に、 冷却風の一部がヒートシンク 2 1めフィン 2 5の端面に衝突して、 流れに乱流を生じる。 し力も、 i^iPファン 2 6とヒ一トシ ンク 2 1どの間には隙間があり、 この隙間が冷却ファン 2 6の幅方向の全面にわ . たって略同一の軸方向位懍て 成されているため、 ^ファン 2 6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 2 6の側部にぉレ、てフィン 2 5と の隙聞から容易に外部に抜け出やすくなつている。 そのため、 ttriB隙間から抜け 出た^風が、 矢印で示すように冷却ファン 2 6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つていた。

(2) ファンガード 2 7の格子体 2 8の通風抵抗が高く、 効率力 S悪 V、。 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 2 6からの冷却風は、 矢印で示すように 冷却ファン 2 6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 2 6の方に吸気される際にファンガード 2 7の^体 2 8を斜めに通 るため、 体^{2 8}での通風抵抗が增大するとともに、 実質的な通風面接が減少 して冷却効率が低下する。 また、 格子体 2 8の角部が冷却風の通路上に突き出た 状據になるため、 この角部を起点として空気の澗ができ風切り音が発生する。

(3) 冷却フアン 2 6とファンガ一ド 2 7をヒートシンク 2 1に締付ネジ 3 1で共 締め固^ "るため、 イ^!性、 組立性が悪い。

図 3に示すように、 tine冷却フアン 2 6と tineファンガード 2 1は、 畏レヽ締付 ネジ 3ュで前記ヒートシンク 2 1の枠体 2 4に共締めして固定している。 そのた め、 個々の都品の位置合わせ、 保持、 締付ネジ 3 1の締付けが同時作業になり、 ■性、 組立性が悪い。

したがって、 ¾¾¾的に行う必要のある冷却ファン 2 6の保守点検や ¾m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。

〔発明の開示〕

本努明は、 .冷却効率がよく低!^で、 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^ »の冷却装置を することを目的とす るものである。

上記問題を解決すろため、 本 明の電気機器の御装度は、 平坦都ど ffr!E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、 ίη¾Φ体に形成したフィ ンと、 ·¾1ΪΙ¾ 体の側面部に形成したファンガード.取付穴とを有するヒートシンク と、 側部に係合凹部を有する ファンと、 ファンガード本体と、 ΙΕファンガ ―ド本体の両端部に設けた側板からなるコ のファンガ一ドとを有し、 ffi!Bフ アンガード本体には、 体を設け、 かつ、 ns側板には、 先 に導風部を設 けるとともに、 それぞれ内側面に、 itna^却ファンを し、 力ゝっ係合して するファン取付係合突起を設け、 さらに外側面に、 ファンガードをヒートシンク に取り付けるための係合突起を有する突起支持部を設けて構成したものである。 このため、 ファンガ 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 アンガード、 およぴファンガードとヒートシンクとを、 そ れファンガードに けた係^ ¾で、 いわゆるスナシブ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。

以上述ぺたよう.に、 本発明によれば、 次のような効果がある。

(1) ファンガ—ド 9に側板 1 1を設け、 前記側板 1 1に、 冷却フアン 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の內部側に位置す るように導風 ¾5 1 7を設けているので、 冷去 P風の回り込みがなくなる。 したがつ て、 ^却ファン 7.で発生した^風が無駄なく、 力つスムーズにヒートシンク 1 の方に流れることができ、 却効率が大きく向上する。

(2) ファンガード 9に長レ、側板 1 1を設けて突起支持部 1 5を長く形成してレ、る ので、 前記突起支^ (5 1 5に設けた係合突起 1 4に弹カ性を持た すくなる。 そのため、 小さな力で突起支持部 1 5を撓ませることができ、 係合突起 1 4の着 脱が容易になる。 したがって、 ヒートシンク 1に 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 1 2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、 通風抵抗を鎵少させ、 力 >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 風切り音を低減させることができる。

〔図面の簡単な説明〕

図 1は、 本発明の実施例における電気機器の冷却装 gを示す分解斜視図であ る。 図 2は、 本発明の実施例における ^^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は、 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は、 従来の電^^器の冷却 装置を示すもので、 ( a ) は要 の平断面図、 （b ) は （a ) における B部の拡 大図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

以下、 本発明の実施例を図 1および図 2に基づいて！ ¾明する。

図 1は電気濯の冷却装笸を示す 織図、 図 2は本発明の実施例における の冷却装置を示すもので、 （a ) は耍部の平断面図、 （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 ftHS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と力 らなっている。 ΙΐίΙΒ两側面部 3には、 ファンガード取付穴 6が 形成されている。 ヒートシンク 1の枠体 4には図示しない鼋子素子などが載 置されたり、 発熱 »と熱的に接続されたりしている。 7は 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 tiFlE 冷却ファン 7に、 この冷却ファン 7の前面を稷うように敢り付けるファンガード である。 ItllHファンガード 9は、 ファンガード本体 1 0と、 ItrlEファンガード本 体 1 0の両端部に設けた側板 1 1からなつており、 コ字状をしている。 ^ϋΙΗファ ンガード本体 1 0には、 通風部に格子体 1 2を形成しており、 側板 1 1に は、 それぞれ内側面に、 ΙϋΙβ冷却ファン 7を^ Ξし、 力つ係合して麟するファ ン取付係合突起 1 3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 1 4を有する突起支持部 1 5を設けている。 前 記突起支持部 1 5は弾力性を るとともに、 先端に係^!除のためのつまみ 1: 6を設けている。 また、 前記側板 1 1には、 先端部に導風部 1 7を設けている。 ins導風部 1 7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、 1 8は敢付ネ ンである。

このような 成の冷却装釐において、 tiflS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—ド 9の両側板を広げるようにして、 側板 1 1聞に冷却フ了ン 7を押し込んでいき、 側板 1 1のファン取付係合突起 1 3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¹^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'ンプィンで取り付ける.。 これは、 ファンガード 9の側板 1 1を ίϋΙΒ ヒートシンク 1の両側面部 3間に挿入し、 側板 1 1の係合突起 1 4をヒートシン ク 1の側面部 3に形成したファンガ一ド取付穴 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力 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 1 6を内側の方向に押して、 突起支持都 1 5を内側に撓ませ る。 .これにより、 係合突起 1 4が内側に動きファンガード取付穴 6から外れ、 フ アンガード 9力、 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 される。

次に、 ファンガ一ド 3の側面を外側に押し'開レ、て、 ファン取付係合突起 1 3を

ファン取付係合突起 1 3と 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。

このような構成の冷却装置における冷却は、 次のようにして行う。

1115 フアン 7を |g®することにより、 冷却フアン 7から? ^風が発生し、 illsヒートシンク 1の ：4の内称に »TCいく。 この際、 ファンガード 9の側 板 1 1に設けた導風部 1 7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 しているので、 冷却フ了ン 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、 ΚΙΪΙΒ隙間で乱流が発生し ても、 冷却風は li!S導風部 1 7でガイドされて、 フィン 5間に ¾ t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 シンタ 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、 図示しない霪子素 子等の熱を吸収していたヒートシンク 1は、 ？ ½が低下する。 これにより制御装 等の! 8^ ^の が行われる。

また、 図 2 ( b ) に示すように、'ファンガ ド 9の格子体 1 2は、 周方向側面 を冷却風の向きに沿って^ #斗させているので、 通風抵抗が 少するとともに、 荬 質的な通風面稍が増大し、 冷却効率が向上する。 さらに、 通風部分に突き出した 部分がなレヽため空気の滴が発生せず、 風切り音が低 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 1: 1を^けて長レ、突起支 » 1 5を形成してレ、るので、 前記突起支持部 1 5 に設けた係合突起 1 4に彈カ性を持た すくなり、 そのため、 小さな力で突起 支持部 1 5を携ませることができ、 係合突起 1 4の着脱が容易になろ。 したがつ 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 1 5のつまみ 1 6を前面に配置しているので、 係合突起 1 4 カ確実に係合しているかどうかを、 つまみ 1 6の位置 （係合突起 1 4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 «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 ド 9をヒートシンク 1に取忖 けた状態でネジ 1 8を、 ファンガード 9に設けた図示しなレ、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^ を高めることが できる。

〔産業上の釗用可議

本発明は、 インバ一タ等の制御装置等に用いられる 気機器の冷却装 gに適用 して、 冷却効率がよく低騒音で、 力 >つ、 冷却ファンおよびファンガードの 付け を容易に行うことができる ¼«の 卩装置を製造、 する分野に利用する ことができる。

Claims

IS求の範囲

1 . 平坦部と ttflB平坦部の両側に股けられた側面部からなるコ の枠体と、 に形成したフィンと、 前記枠体の側面部に形成し.たファンガード取付穴 とを有するヒートシンクと、

側部に係合凹部を有する冷却ファンと、

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 のファンガ ドとを有し、

前記ファンガード本体には、 格子体を設け、 力 、 ^na側板には、 それぞれ先 に導風都を設けるとともに、 内側面に、 flrgE冷却ファンを し、 カゝ 合 して するファン取付係合突起を設け、 さらに外側面に、 ファンガードをヒ一 トシンクに取り付けるための係合突起を^ "る突起支^ ¾を設けたことを ^と する電^ «の冷却装

2. 前 Bファンガードの格子体の周方向側面を^卩風の向きに沿って傾斜させ たことを とする請求項 1記載の の冷却装