(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータファンにより空洞を通して軸方向に冷却風が送風される断面方形の冷却体を有し、この冷却体の上面に設置された電気機器を熱伝導により冷却する電気機器のファン付冷却装置において、
ファン取付部を立ち上げ形成した基板を設け、前記ファン取付部に前記モータファンを取り付け、前記冷却体をその一方の端面を前記モータファンに対向させて前記基板上に固定するとともに、前記基板に端子台取付部を立ち上げ形成し、この端子台取付部に前記モータファンの入力用端子台を取り付けたことを特徴とする電気機器のファン付冷却装置。
【請求項２】
前記冷却体の温度を監視する温度センサを前記冷却体の側面に取り付けるとともに、前記温度センサの出力用端子台を前記端子台取付部に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の電気機器のファン付冷却装置。
【請求項３】
前記冷却体を底面が開放した形状とし、この開放面を前記基板で閉塞したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気機器のファン付冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体接触器などの電気機器をモータファンで強制冷却する冷却体を介して放熱・冷却させる電気機器のファン付冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６〜図８は半導体接触器の上記冷却装置の従来構成を示すもので、図６は側面図、図７は平面図、図８は図６の左正面図である。これらの図において、１は主回路開閉部がサイリスタなどの半導体素子で構成された３相半導体接触器で、前後に主端子２が配列され、また上面片側に操作回路及び補助接点のための端子３が配列されている。半導体接触器１は半導体素子が発熱すため、冷却体４の上面に図示しない熱伝導性コンパウンドを介して四隅のねじ５で締め付けられ、冷却体４への熱伝導により冷却される。アルミ材から押し出し成形やダイキャストで製作された冷却体４は断面が正方形の直方体で、図８に示すように、軸方向（図６の左右方向，図８の紙面に垂直な方向）に沿って空洞４ａが貫通形成され、その間に構成された冷却フィン４ｂにより放熱が図られている。
【０００３】
冷却体４の一端側（図６の右端）の端面には、モータファン６が四隅のねじ７により取り付けられている。ここで、冷却体４の上面において、半導体接触器１は一側（図７の下側，図８の右側）に片寄せられて配置され、その反対側のスペースには、モータファン６の入力用の端子台８が両端の２本のねじ９により固定されている。また、冷却体４の上面には温度センサとしてのサーモスタット１０が取り付けられ、その出力用の端子台１１も両端の２本のねじ１２により並べて固定されている。サーモスタット１０はモータファン６が断線などで停止し、冷却体４の温度が過度に上昇した場合にそれを検知するためのものである。冷却体４には左右側面の各二箇所に、冷却体４を制御盤などに固定するためのＬ字形の取付金具１３がねじ１４で固定され、取付金具１３には図示しない取付ねじを挿入するＵ字溝１５（図７）が切り欠き形成されている。
【０００４】
上記構成において、半導体接触器１の発生熱は熱伝導により冷却体４に伝えられ、その表面から放熱される。その間、冷却体４はモータファン６からの押し込み送風により空洞４ａを貫流する冷気で強制冷却されて放熱が促進される。冷却体４の温度は半導体接触器１の近傍でサーモスタット１０により監視され、モータファン６の停止などにより所定温度を超えると、サーモスタット１０から信号が出力されて、半導体接触器１の開極などの処置が取られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の冷却装置には、以下のような問題点があった。
(1) 冷却体の上面にモータファンの入力用端子台や温度センサ及びその出力用端子台の取付けスペースを確保しているため、冷却体の横幅が半導体接触器（電気機器）に比べて大きくなる。一方、モータファンの枠体は一般に正方形に形成されているが、このモータファンを冷却体の端面に取り付けるために、冷却体断面の外枠形状も正方形としている。その結果、冷却体は一辺が必要以上に大きい正方形断面となり大形化していた。なお、上記取付スペースを半導体接触器の前後（図７の左右）に設けた場合には冷却体の長さが大きくなり、いずれにしても冷却体の設置面積が大きくなる。
(2) モータファンは冷却体の断面寸法に適合する大きさのものを使用しなければならないが、上記理由により冷却体断面が大きいためモータファンも大型となり、結果としてファン性能に余裕を持ちすぎる無駄が生じていた。
(3) 冷却体の空洞は冷却風が逃げないように周囲が閉じている必要があり、従来は正方形の外枠で冷却体の周辺を囲んでいる。そのため、冷却体の成形作業性が悪く、冷却効率の高い複雑な形状の冷却フィンを形成することが困難であった。(4) 冷却体を取り付けるためのＬ字形の取付金具をねじで冷却体に固定しているが、複数個の取付金具をねじで締め付ける作業には多くの工数を必要とした。
この発明の課題は上記問題点を処理し、小形で無駄のない冷却装置を安価に提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ファン取付部を立ち上げ形成した基板を設け、前記ファン取付部にモータファンを取り付けるとともに、冷却体をその一方の端面を前記モータファンに対向させて前記基板上に固定するものである。モータファンを冷却体端面に取り付けず、基板のファン取付部に取り付けることにより、冷却体の断面形状を必ずしも正方形とする必要がない一方、モータファンも冷却体の断面の大きさに制約されることなく、適正容量のものを自由に選択することができる。その場合、モータファンとこれに対向する冷却体の端面との間に隙間を設けるのがよく、それにより、この隙間を介して外気を冷却体の空洞内に誘引し、冷却体を貫流する風量を増して冷却性能を向上させることができる。
【０００７】
前記基板には端子台取付部を立ち上げ形成し、この端子台取付部にモータファンの入力用端子台を取り付ける。また、前記冷却体の温度を監視する温度センサを前記冷却体の側面に取り付けるとともに、前記温度センサの出力用端子台を前記端子台取付部に取り付ける。それにより、電気機器を取り付ける冷却体の上面に端子台や温度センサを取り付けるためのスペースを同時に確保する必要がなくなり、冷却体の平面寸法を電気機器とほぼ同じ大きさに収めることができるようになる。
【０００８】
前記冷却体を基板上に固定する上記構成においては、冷却体を底面が開放した形状とし、この開放面を前記基板で閉塞することができる。底面が開放した冷却体は成形作業性がよく、放熱面積の大きい複雑な形状の冷却フィンも容易に形成できるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５に基づいて、半導体接触器の冷却装置におけるこの発明の実施の形態を説明する。ここで、図１は半導体接触器が取り付けられた冷却装置の側面図、図２はその平面図、図３は図１の左正面図、図４は同じく右正面図、図５は基板の斜視図である。なお、従来例と対応する部分には同一の符号を用い、実質的に同一の部分については重複する説明を省略するものとする。図１〜図４において、アルミ材の成形品からなる冷却体４は、幅が半導体接触器１とほぼ同じで、高さが幅よりもやや小さい長方形断面の直方体に形成され、図４に示すように軸方向に貫通する上下２段の空洞４ａの間に冷却フィン４ｂが形成されている。冷却体４の底面は左右端の一部を除いて開放しており、この開放面に臨む上下方向のフィン４ｂは櫛歯状になっている。
【００１０】
冷却体４の上面にはその左右中心に合わせて、半導体接触器１が図示しない熱伝導性コンパウンドを介して四隅のねじ５で締め付けられている。そして、半導体接触器１が取り付けられた冷却体４は、基板１６上に４本のねじ１７（図４）で固定されている。ここで、基板１６は鋼板からなり、プレス加工により図５に示す形状に構成されている。すなわち、図５において、基板１６は冷却体４が取り付けられるそれよりも一回り大きい本体１６ａの一端に、後述するようにモータファン６が取り付けられるファン取付部１６ｂが冷却体４と同幅に、折り曲げにより垂直に立ち上げ形成され、また一側に端子台取付部１６ｃが本体部分１６ａからの抜き曲げにより垂直に立ち上げ形成されている。
【００１１】
基板本体１６ａには冷却体４の取付ねじ１７（図４）を通す４個の取付穴１８が設けられ、また左右縁部には基板１６を制御盤などに固定する図示しないねじを通すＵ字状の溝１９が２個ずつ設けられている。一方、ファン取付部１６ｂにはモータファン６を嵌め込む窓穴２０があけられ、四隅に取付穴２１が設けられている。また、端子台取付部１６ｃは上端が図示形状に切り曲げられて水平な取付面が形成され、その両端にねじ穴２２が設けられている。
【００１２】
図１〜図３に示すように、基板１６のファン取付部１６ｂには窓穴２０に臨んでモータタファン６が内側から当てがわれ、取付穴２１を通して貫通するボルト２３とこれに螺合するナット２４（図１）とにより締め付けられている。そして、冷却体４は一方の端面が隙間Ｓ（図１）を介してモータファン６と対向するように基板本体１６ａ上に載置され、取付穴１８を通して底面側からねじ込まれる取付ねじ１７により固定されている。取付ねじ１７の相手となるねじ穴は冷却体４の底部の左右端部に部分的に設けられた底板４ｃ（図４）に設けられている。冷却体４は基板４に取り付けられることにより、底部の開放面が図４に示すように基板４で閉塞される。
【００１３】
端子台取付部１６ｃの上面には４極の端子を持つ端子台２５が両端のねじ２６がねじ穴２２（図５）にねじ込まれることにより固定されている。端子台２５はモータファン６とサーモスタット１０との共用であり、図２の左２極の端子にモータファン６の入力用リード線６ａが接続され、右２極の端子にサーモスタット１０の出力用リード線１０ａが接続されている。ここで、サーモスタット１０は冷却体４における端子台２５と同側の側面に、冷却体４の上面に近接して図示しないねじにより締め付けられている。端子台取付部１６ｃの外側面には銘板２７（図１）が貼り付けられている。
【００１４】
以上説明した実施の形態において、モータファン６は従来構成と同様、冷却体４の空洞４ａを通して押し込み送風し、冷却体４の放熱を促進するが、モータファン６は冷却体４の端面に直ではなく、この端面と対向して基板１６のファン取付部１６ｂに取り付けられている。従って、冷却体４の断面形状はモータファン６と同形の正方形である必要がなく、他の設計条件との関係から任意の形状に決定可能である。一方、モータファン６の枠体寸法も冷却体４の断面寸法に制約されることなく最適容量の面から自由に決定可能である。また、モータファン６と冷却体４の風入口端面との間には、隙間Ｓが設けられている。そのため、モータファン６の送風に伴い、隙間Ｓを通して周囲空気が誘引されてモータファン６からの風に加わる。これにより、冷却体４を貫流する風量が増え、それだけ冷却作用が高められる。
【００１５】
更に、上記実施の形態において、モータファン６及びサーモスタット１０の入出力用端子台２５は基板１６の端子台取付部１６ｃに取り付けられ、サーモスタット１０は冷却体４の側面に取り付けられている。従って、冷却体４の上面に端子台や温度センサの取付スペースが不要であり、冷却体４の平面寸法は半導体接触器１と同程度に収められ、かつ上述した理由により冷却体４の断面形状を正方形とする必要もないことと相まって、冷却性能を満足する範囲内で冷却体４の小形化が図れる。
【００１６】
更にまた、基板１６で冷却体４の底面を閉塞できるので、冷却体４の底面を開放した構造とすることが可能である。従って、冷却体４の成形が容易となり、その分、冷却フィン４ａを表面積の大きい複雑な形状として冷却効率を高め、冷却体４の一層の小形化を図ることができる。なお、図５の実施の形態では製作上の便宜から端子台取付部１６ｃを基板本体１６ａからの抜き曲げにより形成し、基板本体１６ａに開口部を生じている。この程度の開口部は実用上問題ないが、この部分から風が洩れることを嫌う場合には開口部が生じないように、端子台取付部を例えばファン取付部１６ｂと同様に基板１６の側縁部から折り曲げ形成したり、別体として溶接などにより固着したりすることができる。更にまた、基板１６に取付溝１９が設けられているので、冷却体４を制御盤などに固定する取付金具を別途ねじ締めにより設ける必要がない。
【００１７】
【発明の効果】
この発明によれば、以下の効果が得られる。
(1) ファン取付部を立ち上げ形成した基板を設け、前記ファン取付部にモータファンを取り付けるとともに、冷却体をその一方の端面を前記モータファンに対向させて前記基板上に固定することにより、冷却体の断面形状とモータファンの枠体寸法とが相互に制約を受けることがなく、冷却性能面から適正な冷却体断面形状及びファン容量を選定できる。
(2) モータファンとこれに対向する冷却体の端面との間に隙間を設けることにより、モータファンの送風量が増加し、冷却性能の向上あるいはモータファンの小形化を図ることができる。
(3) 基板に端子台取付部を立ち上げ形成し、この端子台取付部にモータファンの入力用端子台を取り付け、更には冷却体の温度を監視する温度センサを冷却体の側面に取り付けるとともに、前記温度センサの出力用端子台を前記端子台取付部に取り付けることにより、冷却体の平面寸法を電気機器とほぼ同程度に収め、冷却体の小形化あるいはその盤面への取付面積の縮小を図ることができる。
(4) 冷却体を底面が開放した形状とし、この開放面を基板で閉塞することにより冷却体の成形作業性を良好とし、放熱面積の大きい放熱フィンの形成を容易にすることができる。
(5) 基板に冷却体を盤面などに固定するための取付溝を設けることにより、別途の取付金具を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す冷却装置の側面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１の左正面図である。
【図４】図１の右側面図である。
【図５】基板の斜視図である。
【図６】従来例を示す冷却装置の側面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】図６の左正面図である。
【符号の説明】
１    半導体接触器
４    冷却体
４ａ  空洞
６    モータファン
１０    サーモスタット
１６    基板
１６ｂ  ファン取付部
１６ｃ  端子台取付部
２５    端子台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003651633.tif 000008
【図８】
0003651633.tif 000009