WO2010122632A1 - 電子機器収容ユニット - Google Patents

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WO2010122632A1
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正 矢頭
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20909Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components
    • H05K7/20918Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components the components being isolated from air flow, e.g. hollow heat sinks, wind tunnels or funnels

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device housing unit, and more particularly, to a waterproof structure for a power conditioner for outdoor installation used in a solar power generation system.
  • Power conditioners are used to convert DC power generated in solar cells into AC power and supply the AC power to a load or supply surplus power to a power company. ing. When installing this inverter outdoors, even if it is exposed to rainwater during a typhoon, etc., it is common to take waterproof measures using packing or caulking to ensure the waterproofness inside. Has been done.
  • Patent Document 1 discloses that a plurality of heat radiation openings are formed in a vertical wall of a vertically long rectangular electrical box that houses a printed circuit board to which an electrical component for an air conditioner is mounted, and the By installing a waterproof wall in a state that covers the heat dissipation opening with the circulation interval of the component's radiating air, and supporting the printed circuit board in the vertical direction inside the waterproof wall, measures against rainwater against the electrical components in the electrical box can be achieved.
  • a method for improving the heat dissipation of the electrical component is disclosed.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an electronic device housing unit capable of ensuring waterproofness and improving weather resistance while suppressing a decrease in heat dissipation. To do.
  • an electronic device housing unit of the present invention includes a casing provided with a bottom plate, a back plate, a top plate, a front door, and a pair of side plates, and the bottom plate. And a fan that blows air into the casing, fins are disposed along the air blowing direction of the fan so as to face the back plate, and a side surface is disposed with a gap from the side plate, and the top plate, A heat sink having an upper end disposed with a gap, and an exhaust port provided in the side plate and communicating with a gap between a side surface of the heat sink and the side plate.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a photovoltaic power generation system to which an embodiment of an electronic device housing unit according to the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration inside the front stage portion FB of the power conditioner 3 partitioned by the partition plate 18.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration inside the rear stage BB of the power conditioner 3 partitioned by the partition plate 18.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a photovoltaic power generation system to which an embodiment of an electronic device housing unit according to the present invention is applied.
  • a power conditioner will be described as an example of the electronic device accommodation unit.
  • the electronic device accommodation unit is not limited to the power conditioner, and is applied to, for example, an air conditioner such as an air conditioner. May be.
  • a solar cell panel 2 for converting light into DC power is installed on a roof 1, and a power conditioner 3 is installed outdoors.
  • the solar cell panel 2 is connected to the DC input terminal of the power conditioner 3.
  • the AC output terminal of the power conditioner 3 is connected to the indoor load via the distribution board 4 and to the distribution line 6 via the distribution board 4 and the watt hour meter 5.
  • the power conditioner 3 includes a DCDC converter 3a that performs DC conversion of DC power generated in the solar panel 2, and an inverter 3b that converts DC power output from the DCDC converter 3a into AC power. ing.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration inside the front stage portion FB of the power conditioner 3 partitioned by the partition plate 18, and FIG. 3 is a rear stage portion BB of the power conditioner 3 partitioned by the partition plate 18.
  • the power conditioner 3 in FIG. 1 is provided with a bottom plate 14, a back plate 12, a top plate 13, a front door 15, and a pair of side plates 11a and 11b as casings.
  • the bottom plate 14, the back plate 12, the top plate 13, the front door 15, and the pair of side plates 11a and 11b can be made of a metal such as iron, stainless steel, or aluminum, for example.
  • the casing of the power conditioner 3 is partitioned into a front stage part FB and a rear stage part BB by being partitioned in the depth direction by the partition plate 18.
  • a blower 20 that blows air into the casing via the bottom plate 14 is disposed under the power conditioner 3.
  • the air blower 20 can be arrange
  • a heat sink 19 in which heat radiating fins 19 a are formed is disposed above the power conditioner 3.
  • the radiation fins 19 a are arranged along the blowing direction of the blower 20 so as to face the back plate 12.
  • the heat sink 19 is disposed so that a gap is provided between the side surface of the heat sink 19 and the side plates 11 a and 11 b, and is disposed so that a gap is provided between the upper end portion of the heat sink 19 and the top plate 13. Yes.
  • the side plates 11a and 11b are formed with exhaust ports 17a and 17b, respectively.
  • the exhaust ports 17a and 17b can be formed in a slit shape, for example.
  • the exhaust ports 17a and 17b can be disposed so as to communicate with the gap between the side surface of the heat sink 19 and the side plates 11a and 11b.
  • the exhaust ports 17a and 17b can be communicated with the inside of the rear stage portion BB of the power conditioner 3 and not communicated with the inside of the front stage portion FB of the power conditioner 3.
  • the exhaust ports 17a and 17b are preferably disposed below the line intersecting the side plates 11a and 11b when pulled from the upper end of the side surface of the heat sink 19 in the direction of the side plates 11a and 11b at an angle ⁇ of 45 °. .
  • a separator 21 is disposed between the blower 20 and the side plates 11a and 11b.
  • the separator 21 can isolate the air path from the blower 20 to the heat sink 19 from the air path along the side plates 11a and 11b communicated with the exhaust ports 17a and 17b.
  • a capacitor 22, a surge absorber 25, a reactor 27, and the like are disposed on the partition plate 18 in the front stage FB of the power conditioner 3.
  • the partition plate 18 is placed on the heat radiation surface of the heat sink 19 so as to close the gap between the side surface of the heat sink 19 and the side plates 11a and 11b and the gap between the upper end portion of the heat sink 19 and the top plate 13.
  • the capacitor 22, the surge absorber 25, the reactor 27, and the like can be used as electronic components that constitute the DCDC converter 3a and the inverter 3b in FIG.
  • an AC terminal block 23 and a DC input terminal 24 are disposed on the partition plate 18, and a switch 26 is attached to the bottom plate 14. Further, the portion of the blower 20 that protrudes toward the front portion FB is covered with a blower cover 28. Here, the blower cover 28 can send the air AR taken in by the blower 20 to the rear stage BB side.
  • the air AR taken in by the blower 20 is sent to the rear stage BB side by the blower cover 28, and the air AR of the heat sink 19 is passed through the ventilation path defined by the back plate 12, the partition plate 18 and the separator plate 21. Sent to the lower end.
  • the air AR sent to the lower end portion of the heat sink 19 is discharged from the upper end portion of the heat sink 19 while passing through between the radiating fins 19a and air-cooling the heat sink 19.
  • the air AR discharged from the upper end of the heat sink 19 is bent along the top plate 13 and guided in the direction of the side plates 11a and 11b.
  • the air AR guided in the direction of the side plates 11a and 11b travels through the gap between the side surface of the heat sink 19 and the side plates 11a and 11b, and is discharged to the outside through the exhaust ports 17a and 17b.
  • the power conditioner 3 when the power conditioner 3 is installed outdoors, the power conditioner 3 is exposed to strong sunlight and wind and rain.
  • the power conditioner 3 is exposed to wind and rain, if the rainwater WA enters the inside through the exhaust ports 17 a and 17 b, the rainwater WA naturally falls below the power conditioner 3.
  • the rainwater WA when the rainwater WA naturally falls below the power conditioner 3, the rainwater WA is prevented from entering the blower surface of the blower 20 by the side surface of the heat sink 19 and the separator 21, and the front portion FB The entrance of rainwater WA to the inside is blocked by the partition plate 18.
  • exhaust ports 17a and 17b are disposed below the line intersecting the side plates 11a and 11b when drawn from the upper end of the side surface of the heat sink 19 at an angle ⁇ of 45 ° in the direction of the side plates 11a and 11b. It is possible to prevent rainwater WA that has entered inside through the openings 17 a and 17 b from being applied to the upper end of the heat sink 19. For this reason, it is possible to prevent the rainwater WA that has entered inside through the exhaust ports 17 a and 17 b from entering the heat radiation fins 19 a through the upper end portion of the heat sink 19 and falling on the blower surface of the blower 20. Therefore, it is possible to prevent the rainwater WA from being applied to the blower 20.
  • the method of arranging the separator 21 between the blower 20 and the side plates 11a and 11b has been described.
  • the separator 21 between the blower 20 and the side plates 11a and 11b is removed. May be.
  • the exhaust ports 17a and 17b are arranged on the upper side from the lower end of the heat sink 19 in order to prevent the rainwater WA that has entered inside through the exhaust ports 17a and 17b from directly reaching the blower 20. It is preferable to do.
  • the electronic device housing unit according to the present invention is installed outdoors, it is possible to prevent rainwater and the like from entering the electronic components in the casing without using packing or caulking. In addition, it is possible to suppress a decrease in heat dissipation in the casing, which is suitable for a waterproof structure of a power conditioner for outdoor installation.

Abstract

 パワーコンディショナ3の下部に送風機20を配置し、ヒートシンク19の側面と側板11a、11bとの間に隙間が空くようにヒートシンク19を配置するとともに、ヒートシンク19の上端部と天板13との間に隙間が空くようにヒートシンク19を配置し、側板11a、11bに形成された排気口17a、17bは、ヒートシンク19の側面と側板11a、11bとの間の隙間に連通するように配置する。

Description

電子機器収容ユニット
 本発明は電子機器収容ユニットに関し、特に、太陽光発電システムに用いられる屋外設置用パワーコンディショナの防水構造に関する。
 太陽電池にて発生した直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を負荷に供給したり、余剰電力を電力会社に供給したりすることができるようにするために、パワーコンディショナが用いられている。このパワーコンディショナを屋外に設置する場合には、台風発生時などに雨水にさらされた場合においても、内部の防水性を確保するために、パッキンやコーキングを用いて防水対策を施すことが一般的に行われている。
 例えば、特許文献1には、空気調和機用電装部品を取り付けたプリント基板を収納する縦長矩形状電装ボックスの縦壁に複数の放熱用開口を形成し、その縦壁の内面との間に電装部品の放熱空気の流通間隔を存して放熱用開口を覆う状態に防水壁を配置し、防水壁の内側にプリント基板を縦方向に支持させることで、電装ボックス内の電装部品に対する雨水対策と電装部品の放熱を良好にする方法が開示されている。
特開2005-249269号公報
 しかしながら、パッキンやコーキングを用いて防水対策を施す方法では、パワーコンディショナを屋外に設置すると、パッキンやコーキングが強い日差しや風雨にさらされる。このため、パッキンやコーキングが早期に経年劣化し、パワーコンディショナを長年使用すると、十分な防水性が得られなくなることから、パワーコンディショナの耐用年数が短くなるという問題があった。
 また、特許文献1に開示された方法では、放熱用開口が防水壁にて覆われるため、電装部品からの放熱経路が防水壁にて遮られ、放熱性が損なわれるという問題があった。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放熱性の低下を抑制しつつ、防水性を確保するとともに、耐候性を向上させることが可能な電子機器収容ユニットを得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電子機器収容ユニットは、底板と背板と天板と前扉と1対の側板とが設けられたケーシングと、前記底板を介して前記ケーシング内に送風する送風機と、前記背板に対向するようにして前記送風機の送風方向に沿ってフィンが配置されるとともに、前記側板と隙間を空けて側面が配置され、前記天板と隙間を空けて上端部が配置されたヒートシンクと、前記側板に設けられ、前記ヒートシンクの側面と前記側板との間の隙間に連通する排気口とを備えることを特徴とする。
 この発明によれば、放熱性の低下を抑制しつつ、防水性を確保するとともに、耐候性を向上させることが可能という効果を奏する。
図1は、本発明に係る電子機器収容ユニットの実施例が適用される太陽光発電システムの概略構成を示す斜視図である。 図2は、仕切り板18にて仕切られたパワーコンディショナ3の前段部FBの内部の概略構成を示す斜視図である。 図3は、仕切り板18にて仕切られたパワーコンディショナ3の後段部BBの内部の概略構成を示す斜視図である。
 以下に、本発明に係る電子機器収容ユニットの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
 図1は、本発明に係る電子機器収容ユニットの実施例が適用される太陽光発電システムの概略構成を示す斜視図である。なお、以下の実施例では、電子機器収容ユニットとしてパワーコンディショナを例にとって説明するが、電子機器収容ユニットはパワーコンディショナに限定されることなく、例えば、エアーコンディショナなどの空調装置などに適用してもよい。
 図1において、屋根1上には、光を直流電力に変換する太陽電池パネル2が設置されるとともに、屋外には、パワーコンディショナ3が設置されている。そして、太陽電池パネル2は、パワーコンディショナ3のDC入力端子に接続されている。また、パワーコンディショナ3のAC出力端子は、分電盤4を介して室内負荷に接続されるとともに、分電盤4および電力量計5を介して配電線6に接続されている。
 ここで、パワーコンディショナ3には、太陽電池パネル2にて発生された直流電力のDC変換を行うDCDCコンバータ3aおよびDCDCコンバータ3aから出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ3bが内蔵されている。
 そして、太陽電池パネル2にて発生された直流電力がパワーコンディショナ3に送られると、DCDCコンバータ3aにて直流電力のDC変換が行われた後、インバータ3bにて交流電力に変換され、分電盤4に送られる。そして、交流電力が分電盤4に送られると、室内負荷に供給されるとともに、余剰電力は配電線6に送られ、電力会社に引き取られる。
 図2は、仕切り板18にて仕切られたパワーコンディショナ3の前段部FBの内部の概略構成を示す斜視図、図3は、仕切り板18にて仕切られたパワーコンディショナ3の後段部BBの内部の概略構成を示す斜視図である。図2および図3において、図1のパワーコンディショナ3には、ケーシングとして、底板14と背板12と天板13と前扉15と1対の側板11a、11bが設けられている。なお、底板14と背板12と天板13と前扉15と1対の側板11a、11bは、例えば、鉄、ステンレスまたはアルミニウムなどの金属で構成することができる。そして、パワーコンディショナ3のケーシングは、仕切り板18にて奥行き方向に仕切られることで、前段部FBと後段部BBとに区分けされている。
 ここで、パワーコンディショナ3の下部には、底板14を介してケーシング内に送風する送風機20が配置されている。なお、送風機20は、底板14に対向するように配置し、送風方向を上向きに設定することができる。
 また、図3に示すように、パワーコンディショナ3の後段部BBにおいて、パワーコンディショナ3の上部には、放熱フィン19aが形成されたヒートシンク19が配置されている。ここで、ヒートシンク19は、背板12に対向するようにして送風機20の送風方向に沿って放熱フィン19aが配置されている。また、ヒートシンク19は、ヒートシンク19の側面と側板11a、11bとの間に隙間が空くように配置されるとともに、ヒートシンク19の上端部と天板13との間に隙間が空くように配置されている。
 また、パワーコンディショナ3の後段部BBにおいて、側板11a、11bには、排気口17a、17bがそれぞれ形成されている。なお、排気口17a、17bは、例えば、スリット状に形成することができる。ここで、排気口17a、17bは、ヒートシンク19の側面と側板11a、11bとの間の隙間に連通するように配置することができる。また、排気口17a、17bは、パワーコンディショナ3の後段部BBの内部に連通し、パワーコンディショナ3の前段部FBの内部には連通しないようにすることができる。また、排気口17a、17bは、ヒートシンク19の側面の上端部から側板11a、11bの方向に45°の角度θで引いた時に側板11a、11bと交わる線よりも下側に配置することが好ましい。
 また、送風機20と側板11a、11bとの間には隔離板21が配置されている。この隔離板21は、送風機20からヒートシンク19に至る風路を、排気口17a、17bに連通される側板11a、11bに沿った風路と隔離することができる。
 一方、図2に示すように、パワーコンディショナ3の前段部FBにおいて、仕切り板18上にはコンデンサ22、サージアブソーバ25およびリアクトル27などが配置されている。ここで、仕切り板18は、ヒートシンク19の側面と側板11a、11bとの間の隙間およびヒートシンク19の上端部と天板13との間の隙間を塞ぐようにして、ヒートシンク19の放熱面上に配置することができる。なお、コンデンサ22、サージアブソーバ25およびリアクトル27などは、図1のDCDCコンバータ3aやインバータ3bを構成する電子部品として用いることができる。
 また、仕切り板18上には、AC端子台23およびDC入力端子24などが配置されるとともに、底板14には開閉器26が取り付けられている。また、送風機20の前段部FB側に突出した部分は、送風カバー28にて覆われている。ここで、送風カバー28は、送風機20にて取り込まれた空気ARを後段部BB側に送ることができる。
 そして、送風機20にて取り込まれた空気ARは、送風カバー28にて後段部BB側に送られ、背板12、仕切り板18および隔離板21にて規定される通風路を介してヒートシンク19の下端部に送られる。
 そして、ヒートシンク19の下端部に送られた空気ARは、放熱フィン19aの間を通ることでヒートシンク19を空冷しながら、ヒートシンク19の上端部から排出される。そして、ヒートシンク19の上端部から排出された空気ARは、天板13にて進路を曲げられ、側板11a、11bの方向に導かれる。そして、側板11a、11bの方向に導かれた空気ARは、ヒートシンク19の側面と側板11a、11bとの間の隙間を進み、排気口17a、17bを介して外部に排出される。
 一方、パワーコンディショナ3が屋外に設置されている場合、パワーコンディショナ3が強い日差しや風雨にさらされる。そして、パワーコンディショナ3が風雨にさらされた時に、雨水WAが排気口17a、17bを介して内部に侵入すると、雨水WAがパワーコンディショナ3の下方に自然落下する。ここで、雨水WAがパワーコンディショナ3の下方に自然落下する際に、送風機20の送風面への雨水WAの進入がヒートシンク19の側面および隔離板21にて阻止されるとともに、前段部FBの内部への雨水WAの進入が仕切り板18にて阻止される。
 このため、ヒートシンク19に導かれた熱を排気口17a、17bを介して外部に排出させることを可能としつつ、排気口17a、17bを介して内部に侵入した雨水WAが送風機20などの電装部品にかかるのを防止することができる。この結果、パッキンやコーキングを用いて防水対策を施すことなく、送風機20などの電装部品の防水性を確保するとともに、放熱性の低下を抑制することができ、パワーコンディショナ3が屋外に設置されている場合においても、パワーコンディショナ3の耐用年数を延ばすことができる。
 また、ヒートシンク19の側面の上端部から側板11a、11bの方向に45°の角度θで引いた時に側板11a、11bと交わる線よりも下側に排気口17a、17bを配置することにより、排気口17a、17bを介して内部に侵入した雨水WAがヒートシンク19の上端部にかかるのを防止することができる。このため、排気口17a、17bを介して内部に侵入した雨水WAがヒートシンク19の上端部を介して放熱フィン19aの間に進入し、送風機20の送風面に落下するのを防止することが可能となることから、送風機20に雨水WAがかかるのを防止することができる。
 なお、上述した実施例では、送風機20と側板11a、11bとの間に隔離板21を配置する方法について説明したが、送風機20と側板11a、11bとの間の隔離板21を除去するようにしてもよい。だだし、この場合には、排気口17a、17bを介して内部に侵入した雨水WAが送風機20に直接かからないようにするために、排気口17a、17bは、ヒートシンク19の下端部から上側に配置することが好ましい。
 以上のように本発明に係る電子機器収容ユニットは、屋外に設置された場合においても、パッキンやコーキングを用いることなく、ケーシング内の電子部品に雨水などが侵入するのを防止することが可能となるとともに、ケーシング内の放熱性の低下を抑制することができ、屋外設置用パワーコンディショナの防水構造に適している。
 1 屋根
 2 太陽電池パネル
 3 パワーコンディショナ
 3a DCDCコンバータ
 3b インバータ
 4 分電盤
 5 電力量計
 6 配電線
 11a、11b 側板
 12 背板
 13 天板
 14 底板
 15 前扉
 17a、17b 排気口
 18 仕切り板
 19 ヒートシンク
 19a 放熱フィン
 20 送風機
 21 隔離板
 22 コンデンサ
 23 AC端子台
 24 DC入力端子
 25 サージアブソーバ
 26 開閉器
 27 リアクトル
 28 送風カバー

Claims (4)

  1.  底板と背板と天板と前扉と1対の側板とが設けられたケーシングと、
     前記底板を介して前記ケーシング内に送風する送風機と、
     前記背板に対向するようにして前記送風機の送風方向に沿ってフィンが配置されるとともに、前記側板と隙間を空けて側面が配置され、前記天板と隙間を空けて上端部が配置されたヒートシンクと、
     前記側板に設けられ、前記ヒートシンクの側面と前記側板との間の隙間に連通する排気口とを備えることを特徴とする電子機器収容ユニット。
  2.  前記送風機から前記ヒートシンクに至る風路を、前記排気口に連通される前記側板に沿った風路と隔離する隔離板をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の電子機器収容ユニット。
  3.  前記排気口は、前記ヒートシンクの側面の上端部から前記側板の方向に45°の角度で引いた時に前記側板と交わる線よりも下側に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電子機器収容ユニット。
  4.  前記ヒートシンクの放熱面上に配置され、前記ヒートシンクの側面と前記側板との間の隙間および前記ヒートシンクの上端部と前記天板との間の隙間を塞ぐようにして、前記ケーシングを奥行き方向に仕切る仕切り板と、
     前記仕切り板にて仕切られた前記ケーシングの前方側に配置された電子機器とを備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電子機器収容ユニット。
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