WO2006001273A1

WO2006001273A1 - アーク溶接制御装置

Info

Publication number: WO2006001273A1
Application number: PCT/JP2005/011350
Authority: WO
Inventors: Hidetoshi Oyama; Yoshiyuki Tabata; Yasumichi Muto; Yasushi Mukai
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2006-01-05
Also published as: JP4155234B2; US20070034617A1; EP1767307A4; CN1826204A; EP1767307A1; JP2006007255A

Abstract

　主回路の全体に機器外部の空気を直接を当て冷却するため機器内部の導電部に粉塵や溶接ヒューム等が堆積また付着し機器のメンテナンスに時間を費やすという課題を有していた。　発熱性の電気素子により熱せられた空気を外部へ排出する放熱ユニットを筐体内に内蔵したアーク溶接制御装置であって、放熱ユニットは、空気を流通させる空洞部を形成する外周部を備えたトンネル型形状であり、機器内部の導電部に粉塵、溶接ヒューム等の堆積、付着を防止することが可能となる。

Description

明細書

アーク溶接制御装置

技術分野

[0001] 本発明はアーク溶接制御装置の冷却構造に関するものである。

背景技術

[0002] 近年、産業用機器の稼働率は非常に高くなつて、る。このような状況下でアーク溶接装置のメンテナンスの容易性が重要視されて、る。

[0003] 図 8は上記従来のアーク溶接装置の構造を外側の筐体部を透視した斜視図を示す。そして各図において、 101はアーク溶接制御装置筐体、 102は空気吸排口、 10 3はファン、 104はヒートシンク、 105は主半導体を示す。なお実際にはアーク溶接を行なうための種々の構成物、配線等があるが、本発明の説明には直接関係しないので説明を省略する。またアーク溶接を行なわせるための回路構成についても同様の理由により説明を省略する。

[0004] 上記した構成の従来のアーク溶接制御装置においては、高熱を発する主半導体（例えばパワートランジスタ等のスイッチング素子）を冷却する際にそのヒートシンクを重点的に冷却して主回路全体に風を当て冷却する方法を用いており、装置内部の全体に機器外部の空気を排出または吸入させて冷却する構造であった。

[0005] 具体的には図 8で示すように主半導体 105にヒートシンク 104を接触して一体ィ匕したものに、ファン 103を動作させて外力も空気を吸入して当て、空気吸排ロ 102から熱せられた空気を排出することで排熱を行なって、た。

[0006] なお、このような技術を示す実施例は、例えば特許文献 1に記載されており、高熱を発するパワー半導体モジュールに放熱フィンを取り付け、空冷させるアーク溶接機等の電源装置が示されて、る。

特許文献 1：特開平 8— 214549号公報（図 1)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] しかし、従来のアーク溶接制御装置は、主回路の全体に機器外部の空気を当て冷却するため機器内部の導電部に粉塵や溶接ヒューム等が堆積また付着し機器のメンテナンスに時間を費やすと、う課題を有して、た。

[0008] 本発明は、機器のメンテナンス性が飛躍的に向上し、機器の信頼性も確保するァーク溶接装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明のアーク溶接装置は、上記課題を解決するために、発熱性の第 1の電気素子により熱せられた空気を外部へ排出する放熱ユニットを筐体内に内蔵したアーク溶接制御装置であって、前記放熱ユニットは、空気を流通させる空洞部を形成する外周部を備えたトンネル型形状である。

また、本発明のアーク溶接装置に用いる放熱ユニットは、空洞部を形成する側面部および天面部を有する略直方体形状とし、空洞部の両側端部を空気が流通する開口部とした。さらに放熱ユニットは、両側端部の開口部を筐体の内側面に面するように配し、空洞部を形成する外周部の少なくとも一部に発熱性の第 1の電気素子を用いた。

[0010] また、本発明のアーク溶接装置に用いる発熱性の電気素子は、放熱フィンを有するヒートシンクを備え、前記放熱フィンを空気が流通する空洞部内に曝すように配し、放熱ユニット開口部の片側に空洞部内の空気を強制流通させるファンを設けた。また、放熱ユニットは、複数列の空洞部を有し、複数列の各空洞部ごとにファンを設けた。発明の効果

[0011] 以上のように、本発明は冷却用の筐体を設けることにより機器内部の導電部に粉塵

、溶接ヒューム等の堆積、付着を防止することが可能となり、機器のメンテナンス性が飛躍的に向上し、機器の信頼性も確保することが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 以下、本発明を実施するための最良の形態について、図 1から図 7を用いて説明する。

[0013] (実施の形態 1)

まず図 5を用いて、簡単に本実施の形態におけるアーク溶接制御装置の回路構成について説明する。図 5は本実施の形態におけるアーク溶接制御装置の回路構成を示す回路ブロック図であり、 20の 1点鎖線で示した部分は一次側インバータ回路、 28 は一次側インバータ回路 20中でインバータ (スイッチング手段）として用いるパワートランジスタ、 21は主トランス、 22の 2点鎖線で示した部分は二次側主回路、 23は直流リアクタ、 24は制御回路を示す。

[0014] このような回路構成により、簡単にその作用について説明すると、一次側インバータ回路 20の一次側整流ダイオード 26にて商用電源 25で供給される電力を整流し、一次平滑コンデンサ 27にて平滑ィ匕し直流化する。そしてパワートランジスタ 28により電圧、電流のインバータ制御を行ない、所望の高周波の電圧、電流となるように制御される。さらに主トランス 21により一次側から二次側へ昇圧し、二次側整流ダイオードにより再び直流化され、正負の電圧をそれぞれ出力し、ワイヤ 30と母材 29間でァーク放電させ、アーク溶接を行なう。なお、二次側回路中にある直流リアクタ 23は高周波成分をカットし、アーク溶接の品質をよくする働きをする。また、 24は制御回路であり、アーク溶接の品質を安定させるために一次側インバータ回路 20や二次側回路での出力電圧、電流の制御を行なう。

[0015] 次に図 1を用、て本実施の形態におけるアーク溶接制御装置に用、る放熱ュ-ットについて説明する。放熱ユニット 1は、図 5で説明した、一次側インバータ回路 20、二次側主回路 22などを搭載し、アーク溶接制御装置にユニットとして配置するもので、パワートランジスタ 28等の高温を発するものを冷却するために、放熱機構を持たせている。

[0016] 図 1は、本実施の形態におけるアーク溶接制御装置に用いる放熱ユニットの後方右方向から見た斜視図を示し、 1は放熱ユニットを示す。また 4aおよび 4bは放熱ュ- ット 1を形成する外周部であり、それぞれ側面部、天面部を示す。また 28は図 5の回路図で示した一次側インバータ回路中のパワートランジスタである。さらに 10aは放熱ユニット 1の端部に設けられた開口部、 8は開口部 10に備えられたファンを示す。なお、側面部 4a、天面部 4bは、板金等の平板で形成したものにパワートランジスタ 2 8などを連結して各面を形成しており、形成された各面により放熱ユニットを空洞部を有するトンネル構造としている。すなわち、放熱ユニット 1は、高熱を発する電気素子を外周部の一部として天面部や側面部を形成してトンネル構造としており、この外周部により空洞部 3を形成し、空洞部と外部とを遮断するようにして排熱させている。

[0017] なお、ここで放熱ユニット 1は、図 6に示すように、筐体 2に内蔵して溶接装置とするもので、本実施の形態では、放熱ユニット 1は、ファン 8のある部分を、溶接装置の後面部となるように配している。

[0018] また図 2は、図 1と同じ本実施の形態におけるアーク溶接制御装置に用いる放熱ュニット 1を前方左方向から見た斜視図を示す。図 2において、 10bは放熱ユニット 1の両側端部のうちファン 8と反対側に設けた開口部を示し、 3は空洞部を示し、放熱ュニット 1の側面部 4a、天面部 4bによって形成される。すなわち、放熱ユニット 1は、側面部 4a、天面部 4bによって空洞部を形成したトンネル構造となっており、両端部に開口部を有し、片側の開口部にファンを備える構造としている。

[0019] また図 3は同様に、放熱ユニット 1を前方右方向力も見た斜視図を示す。図 3において、 40は図 5の回路図には示していないが、 2次側回路に用いる高熱を発生するスィツチング素子を示す。

[0020] また図 4は、同様に、放熱ユニット 1を前方右方向から見た斜視図を示すもので、内部が分かりやす!/、ように中間部を切断した状態を示して!/、る。図 4にお、て 6はヒートシンク、 7は放熱フィンを示す。このヒートシンク 6は、パワートランジスタ 28、二次側スイッチング素子 40、二次側整流ダイオード 22の各電気素子にそれぞれ備えられており、放熱フィン 7のある部分をトンネル構造の放熱ユニット 1の内側、すなわち空洞部 3の空気が流通する部分に曝すようにしている。また、放熱ユニット 1は上下 2段構造に空洞部を有し、途中に仕切りが設けられた複数の列構造になっており、各空洞部 3を空気が流通する部分として、る。

[0021] 以上で示したように、本実施の形態における放熱ユニット 1は、図 1に示すとおり略直方体であって、前面に設けた開口部 10aにファン 8を設けて空気吸排口とし、反対側開口部 10bより、空気を排出する。この時、放熱ユニット 1に、本溶接装置で回路を構成する電気素子のうち特に高熱を発するものを取り付け、さらにヒートシンク 6の放熱フィン 7の部分を空気が流通する空洞部 3に曝すようにすることで効率よく熱を装置外へ排出するようにしている。

[0022] なおこの時、図 4に示すように、ヒートシンク 8は、複数の放熱フィン 7が、空洞部 3内で流通する空気の流れの方向と略平行になるように配して空気の流れが滞ることがないようにする。

[0023] また本実施の形態においては、放熱ユニット 1を上下 2段構造とし、たとえば高熱を発する電気素子は専用の空洞部で冷却するようにして他の電気素子の冷却の促進を妨げないようにしている。

[0024] このように、放熱ユニット 1の外周面を形成する側面部 4a、天面部 4bを空気を遮蔽する平面とし、形成される空洞部 3と外部との空気の流通を遮断し、さらに放熱ュ-ット 1のトンネル構造の内部の導電部に粉塵、溶接ヒューム等が入り込まないようにしている。

[0025] そして図 6に示すように、この放熱ユニット 1を筐体 2に内蔵させ、アーク溶接制御装置とする。この時筐体 2は、筐体 2の向かい合う面に空気流通孔 2aを設けておき、放熱ユニット 1の開口部 10a、 10bがこの空気流通孔 2aに重なるようにする。すなわち、放熱ユニット 1は、両側端部の開口部 10aおよび 10bをそれぞれ筐体 2の向かい合う面の内側面に面するように配する。そして、放熱ユニット 1に備えたファン 8は、アーク溶接装置後面の内側面に面し、外部より空気を吸引し、装置前面の空気流通孔 2a から外部へ排熱する。そして、上記したように筐体 2内部では、放熱ユニット 1をトンネル構造としていることで、内部の空洞部と外部との遮熱ができ、効率的に電気素子の冷却ができる。

[0026] なお、本実施の形態においては、ファン 8は、放熱ユニット 1に取り付ける例を示した 1S 装置設計の都合上筐体 1の空気流通孔 2aに設けてもよいし、独立して筐体 2内側面と放熱ユニット 1の開口部 10aとの間に設けても本実施の形態による効果を妨げるものではない。

[0027] また、放熱ユニット 1に設けた上下の 2段構造は、 2段に限定するものでなぐ横方向、縦方向にも複数列の空洞部を設けることもでき、それにより一層効率的な排熱が期待できる。また、設計の都合上、空洞部ごとに、異なる電気素子を排熱させるようにしてもょ、し、複数の電気素子の排熱を行なわせるようにしてもょ、。

[0028] また、放熱ユニット 1の形状も略直方体形状に固執するものではなぐトンネル構造を形成できる形状であれば円筒状等でもよぐ特定するものではな、。 [0029] 以上のように、本実施の形態によればヒートシンク 8と筐体 9とが機器内部の空気と遮断されていることにより内部の導電部に粉塵、溶接ヒューム等の堆積,付着を防止することが可能となり、機器のメンテナンス性が飛躍的に向上し、機器の信頼性も確保することが可能となる。

[0030] さらに本実施の形態を発展させた例として図 7に示すように、トンネル構造にした放熱ユニット 1の内部に、図 5で示した直流リアクタ 23を備えてもよい。このように、発熱源の一つである直流リアクタ 23を 2段構造の放熱ユニット 1の下段の空洞部におき、上段と異なる列の空洞部に曝すことで、他の列の空洞部との遮断ができ、効率よく冷却することが可能となる。

[0031] なおアーク溶接制御装置用の直流リアクタは-ス含侵を施してあり粉塵等の堆積には問題はない。

[0032] 以上のように、本実施の形態によればヒートシンク 6と放熱ユニット 1とが溶接装置内部の空気と遮断されていることにより内部の導電部に粉塵、溶接ヒューム等の堆積，付着を防止することが可能となり、機器のメンテナンス性が飛躍的に向上し、機器の信頼性も確保することが可能となる。

[0033] なお、図 7で示す直流リアクタ 23の代わりに、図 5で示す主トランスと 21してもよい。

産業上の利用可能性

[0034] 本発明のアーク溶接制御装置は、導電部に粉塵、溶接ヒューム等の堆積、付着を防止することが可能となり、機器のメンテナンス性が飛躍的に向上し、機器の信頼性も確保することができ、産業上有用である。また、本発明は、アーク溶接制御装置のみに有効であるば力りでなぐ高熱を発生する電気素子を内蔵し、冷却を必要とする装置に広く有用である。

図面の簡単な説明

[0035] [図 1]本発明の実施の形態 1におけるアーク溶接制御装置に用いる放熱ユニットを後方右方向から見た斜視図

[図 2]本発明の実施の形態 1におけるアーク溶接制御装置に用いる放熱ユニットを前方左方向から見た斜視図

[図 3]本発明の実施の形態 1におけるアーク溶接制御装置に用いる放熱ユニットを後方右向から見た斜視図

[図 4]本発明の実施の形態 1におけるアーク溶接制御装置に用いる放熱ユニットを後方右向から見た斜視図

[図 5]本発明の実施の形態 1におけるアーク溶接制御装置の回路構成を示す回路ブロック図

[図 6]本発明の実施の形態 1におけるアーク溶接制御装置を後方右方向から見た斜視図

[図 7]本発明の実施の形態 1におけるアーク溶接制御装置を前方右方向から見た斜視図

[図 8]従来のアーク溶接制御装置の後面右方向から見た斜視図

符号の説明

1 放熱ユニット

2 筐体

2a 空気流通孔

3 空洞部

4a 側面部

4b 天面部

6 ヒートシンク

7 放熱フィン

8 ファン

10a、 10b 開口部

22 二次側整流ダイオード

28 パワートランジスタ

21 主トランス

22 2次側整流ダイオード

23 直流リアクタ

26 一次側整流ダイオード

27 一次平滑コンデンサパワートランジスタ

Claims

請求の範囲

[I] 発熱性の第 1の電気素子により熱せられた空気を外部へ排出する放熱ユニットを筐体内に内蔵したアーク溶接制御装置であって、前記放熱ユニットは、空気を流通させる空洞部を形成する外周部を備えたトンネル型形状であるアーク溶接制御装置。

[2] 放熱ユニットは、空洞部を形成する側面部および天面部を有する略直方体形状である請求項 1記載のアーク溶接制御装置。

[3] 放熱ユニットは、空洞部の両側端部を空気が流通する開口部とした請求項 1または 2 記載のアーク溶接制御装置。

[4] 放熱ユニットは、両側端部の開口部を筐体の内側面に面するように配した請求項 3記載のアーク溶接制御装置。

[5] 放熱ユニットは、空洞部を形成する外周部の少なくとも一部に発熱性の第 1の電気素子を用いた請求項 1から 4のいずれかに記載のアーク溶接制御装置。

[6] 発熱性の第 1の電気素子は、放熱フィンを有するヒートシンクを備え、前記放熱フィンを空気が流通する空洞部内に曝すように配した請求項 5記載のアーク溶接制御装置

[7] 開口部の片側に空洞部内の空気を強制流通させるファンを設けた請求項 3から 6のいずれかに記載のアーク溶接制御装置。

[8] ファンは、放熱ユニットの開口部に取り付けられた請求項 7記載のアーク溶接制御装置。

[9] ファンは、筐体に設けた空気流通用の空気流通孔部に取り付けられた請求項 7記載のアーク溶接制御装置。

[10] 放熱ユニットは、空洞部を形成する外周部に複数の第 1の電気素子を備える請求項

1から 9の、ずれかに記載のアーク溶接制御装置。

[II] 放熱ユニットは、複数列の空洞部を有する請求項 1から 10のいずれかに記載のァーク溶接制御装置。

[12] 放熱ユニットは、複数列の各空洞部ごとにファンを設けた請求項 11記載のアーク溶接制御装置。

[13] 放熱ユニットは、各空洞部ごとに異なる第 1の電気素子の空気を流通させるる請求項 11または 12記載のアーク溶接制御装置。

[14] 第 1の電気素子はアーク溶接装置のインバータ回路に用いる電気素子を含む請求項 1から 13のいずれかに記載のアーク溶接制御装置。

[15] 第 1の電気素子は、パワートランジスタを含む請求項 14記載のアーク溶接制御装置

[16] 第 1の電気素子は整流ダイオードを含む請求項 1から 15のいずれかに記載のアーク溶接制御装置。

[17] 空洞部内に発熱性の第 2の電気素子を配した請求項 1から 16のいずれかに記載のアーク

溶接制御装置。

[18] 第 2の電気素子はリアクタを含む請求項 17記載のアーク溶接制御装置。

[19] 第 2の電気素子はトランスを含む請求項 17または 18に記載のアーク溶接制御装置。