(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大きな電力を消費して発熱する発熱部品と、半導体素子とその関連部品でなる電子回路と、前記発熱部品や電子回路へ冷却空気を送る冷却ファンと、これらを収納する箱体とで構成している電子装置において、
前記箱体には前記発熱部品の収納場所と前記電子回路の収納場所とを区切る仕切り板を備え、前記発熱部品へ冷却空気を送る第１冷却ファンと、前記電子回路へ冷却空気を送る第２冷却ファンと、これら各冷却ファンを共通した台に取り付ける冷却ファン取付け台とを備えることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置において、
前記冷却ファン取付け台は、前記第１冷却ファンの大きさまたは数量が異なっていても取り付けることができる第１冷却ファン取付け脚と、前記第２冷却ファンの大きさまたは数量が異なっていても取り付けることができる第２冷却ファン取付け脚とを備えることを特徴とする電子装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電子装置において、
前記冷却ファン取付け台に設ける第１冷却ファン取付け脚は、前記第１冷却ファン取付け用ねじに適合する六角ナットの対辺寸法と厚さ寸法とを断面が矩形状の溝の縦寸法と横寸法にした構成の第１六角ナット用溝を、前記第１冷却ファン取付け用ねじに対応した位置に設け、前記冷却ファン取付け台に設ける第２冷却ファン取付け脚は、前記第２冷却ファン取付け用ねじに適合する六角ナットの対辺寸法と厚さ寸法とを断面が矩形状の溝の縦寸法と横寸法にした構成の第２六角ナット用溝を、前記第２冷却ファン取付け用ねじに対応した位置に設けることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、大きな発熱体と電子回路とへ冷却空気を送る電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源に接続して所望の電圧と周波数の交流電力を得るインバータ装置は、商用電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、このコンバータ回路が出力する直流電力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換するインバータ回路とでなる。これらコンバータ回路とインバータ回路はトランジスタなどの半導体スイッチ素子で構成するのが一般的であるが、この半導体スイッチ素子は電力変換の際に損失を発生して素子の温度を上昇させる。特にパルス幅変調制御などの制御方法により電力変換を行う場合は、半導体スイッチ素子を極めて高頻度でスイッチング動作させるので、その発熱量も大きくなる。ところで半導体スイッチ素子は、周知のようにその接合部温度が所定値を越えると熱破壊して装置の運転ができなくなる。またその一方で半導体スイッチ素子は熱容量が小さいから、この半導体スイッチ素子に冷却空気を送るなどにより熱破壊を避ける対策が必要である。更にこれら半導体スイッチ素子は、適切な時点で適切な素子を順次オン・オフ動作させることで電力変換を行わせているので、このような制御のために電子部品で構成した制御回路を備えているが、この制御回路も損失を生じるので冷却が必要である。
【０００３】
そこで、以下では電子装置の例としてインバータ装置を採り上げることとし、このインバータ装置で本発明の詳細を説明する。この場合、発熱部品に相当するのは半導体スイッチ素子であり、電子回路に相当するのは制御回路であり、この制御回路は一般にプリント板で構成している。また、第１冷却ファンは半導体スイッチ素子冷却用のファンであり、第２冷却ファンは制御回路冷却用のファンとなる。
【０００４】
図９は従来のインバータ装置の外観を示した外観図である。インバータ装置はこの図９に図示のように箱体１に箱体取付け脚２を備えた壁掛け形の構造であることが多い。壁掛け形箱体では、内部の保守・点検は前面側からしか行えないから、前面側カバーを取り外すと制御回路を搭載したプリント板があり、このプリント板を取り除くとその下には冷却フィンに取り付けられた半導体スイッチ素子がある。箱体１の内部はこの半導体スイッチ素子部分で前後に区切られており、図示していない仕切り板（図９では破線部分）が前後を区切っている。この仕切り板よりも前側の箱体前部３には半導体スイッチ素子やプリント板を収納しているから、前面側カバーを開ければこれらの保守・点検や交換は簡単に行える。
【０００５】
一方冷却フィンは仕切り板よりも後ろの箱体後部４に突出している。この箱体後部４は風洞になっていて、半導体スイッチ素子で発生した熱は前記風洞内に突出している冷却フィンへ伝えられる。箱体１の下部に設置しているために図示することができない第１冷却ファンが風洞内に送り込む冷却空気が、前記冷却フィンから熱を奪う。その結果暖かくなった空気は箱体１の上部の冷却空気放出部から排出されるが、ここには異物が落下して箱体１の内部へ侵入するのを防ぐための金網５が設けている。
【０００６】
第２冷却ファン６は箱体前部３の上部に設置してこの部分の空気を誘引することで、制御回路などから発生する熱を箱体１の外へ放出する。一般に制御回路の発熱量は半導体スイッチ素子が発生する熱量に比べると少ないから、第２冷却ファン６で誘引する冷却用空気は少量でよいことから、第２冷却ファン６は第１冷却ファンよりも小容量である。
【０００７】
すなわち図９に図示のインバータ装置は、箱体１の下側に設置した第１冷却ファンが風洞内へ冷却空気を送り込む押込み通風方式であって、第２冷却ファン６は箱体１の上側に設置して箱体内部の空気を吸い出す誘引通風方式であるが、第１冷却ファンを誘引通風方式にすることもできるし、第２冷却ファンを押込み通風方式にすることもできる。従って両冷却ファンを共に誘引通風方式にすることも、共に押込み通風方式にすることも可能である。
【０００８】
図１０は冷却ファンの取付けの第１従来例を示した構造図である。この図１０では、例えば第２冷却ファン６は金属板を加工した冷却ファン取付け板７へ、ねじ８で取り付けるが、必要に応じてこの冷却ファン取付け板７には端子９や図示していない冷却ファン用の進相コンデンサも取付けた後、この冷却ファン取付け板７をインバータ装置内に別のねじなどで取り付けることになる。
【０００９】
図１１は冷却ファンの取付けの第２従来例を示した構造図である。この図１１では、例えば第２冷却ファン６は金属板を加工した冷却ファン取付け板１０にねじ１１とナット１２とで取り付けるが、必要に応じてこの冷却ファン取付け板１０には端子や進相コンデンサを取り付けることもあるのは前述と同様である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
インバータ装置は半導体スイッチ素子とこれを制御する機器で構成していて、全体として静止機器である。しかしながらこのインバータ装置からの発熱を除去する冷却ファンは可動部分を有しているから、機械的な損耗を生じる。即ち寿命がある。従って長時間の使用により、例えば軸受け部分が破損するなどの故障により冷却ファンが停止することがある。前述したように半導体スイッチ素子の熱容量は極めて小さいから、冷却ファンが停止すれば短時間で熱破壊に至る。よって、通常は冷却ファンの停止と同時に当該インバータ装置の運転を中断させる保護装置を備えており、冷却ファンを新品と交換しなければ運転を再開できないようにしている。
【００１１】
それ故、インバータ装置の停止時間を極力短縮するためには、冷却ファンを取り外して新品を取り付ける作業を素早く行わなければならない。しかしながら大きな風量を必要とする第１冷却ファンと、これよりも小風量の第２冷却ファンが別個の場所に異なる取付け構造で取り付けられていることが多いので、これらを別個に交換するには手間がかかる。またこれらのファンが複数台の場合はその手間は更に増大するし、当該インバータ装置の停止時間がますます長くなってしまう不都合を生じる。更に、インバータ装置内の狭い場所に複数の冷却ファンやその進相コンデンサをその取付け板へねじとナットで締めつけたり、電気回路を接続する作業には手間がかってしまう不都合がある。
【００１２】
またインバータ装置の容量が変更になればその発熱量も変化するので、第１冷却ファンと第２冷却ファンの容量を変更しなければならない事態も生じる。冷却ファンの容量が変更になればその外形寸法や取付け寸法が変わるから、各冷却ファン取付け板も変更しなければならない不都合も生じる。
そこでこの発明の目的は、冷却ファンの交換が素早く行えるようにすると共に、冷却ファン取付け台を変更せずに冷却ファンの容量変更が容易に行えるようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明の電子装置は、
大きな電力を消費して発熱する発熱部品と、電子回路と、これらの発熱部品や電子回路へ冷却空気を送る冷却ファンと、これらを収納する箱体とで構成している電子装置において、前記箱体には前記発熱部品の収納場所と前記電子回路の収納場所とを区切る仕切り板を備え、前記発熱部品へ冷却空気を送る第１冷却ファンと前記電子回路へ冷却空気を送る第２冷却ファンとを、両者に共通の冷却ファン取付け台に取り付けるものとする。
【００１４】
この冷却ファン取付け台は、前記第１冷却ファンの大きさまたは数量が異なっていても取り付けることができる第１冷却ファン取付け脚と、前記第２冷却ファンの大きさまたは数量が異なっていても取り付けることができる第２冷却ファン取付け脚とを備えるものとする。
前記第１冷却ファン取付け脚は、第１冷却ファンを取付けるねじに適合する六角ナットの対辺寸法と厚さ寸法とが矩形状断面の溝の縦寸法と横寸法になっている第１六角ナット用溝を、前記第１冷却ファン取付け用ねじに対応した位置に設ける。前記第２冷却ファン取付け脚は、第２冷却ファンを取付けるねじに適合する六角ナットの対辺寸法と厚さ寸法とが矩形状断面の溝の縦寸法と横寸法になっている第２六角ナット用溝を、前記第２冷却ファン取付け用ねじに対応した位置に設けるものとする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を表した構造図であって、２台の第１冷却ファン１５と１台の第２冷却ファン１９とを、これら各冷却ファンに共通の冷却ファン取付け台３０に取り付けた状態を表している。即ち第１冷却ファン１５と第２冷却ファン１９とはインバータ装置の上部に設置して冷却空気を装置内から誘引する構成になっている。インバータ装置の上部に設置すれば、このインバータ装置を配電盤などに収納した場合でも、冷却ファンを取り外したり取付けたりするのが容易になるからである。しかし各冷却ファンをインバータ装置の下部に設置して冷却空気を押し込み通風する構成であっても差し支えないのは勿論である。いずれの場合でも、各冷却ファンはインバータ装置の上部または下部に纏めて設置する。
【００１６】
第１冷却ファン１５と第２冷却ファン１９とを纏めて設置するために、本発明では冷却ファン取付け台３０を使用する。この冷却ファン取付け台３０には第１冷却ファン１５と第２冷却ファン１９とを設置するための取付け脚を備えるが、これ以外にも進相コンデンサ２０を取り付けるための取付け穴や、電線接続用の端子台３１とその端子用金具２１なども備える。なお符号１６は第１冷却ファン１５へ異物が侵入するのを防ぐ保護覆いであり、符号１７と１８は第１冷却ファン１５を取り付けるためのねじとナットである。
【００１７】
図２は本発明の第２実施例と第３実施例を表した構造図であって、図１に図示の冷却ファン取付け台３０を図１と同じ方向から見た状態を表している。
冷却ファン取付け台３０は合成樹脂成形品であって、上面側には端子台３１と、８個の第１六角ナット用溝としての第１冷却ファン取付け用ナット挿入口３２と、それぞれに第２六角ナット用溝としての第２冷却ファン取付け用ナット挿入口３４を備えている６個の第２冷却ファン取付け脚３３と、２個の進相コンデンサ取付け穴３５と、２個の進相コンデンサ回り止め３６とが設けてある。
【００１８】
８個の第１冷却ファン取付け用ナット挿入口３２は２種類の容量の第１冷却ファン１５のいずれかを２台取付けることができるようにするためのものであり、６個の第２冷却ファン取付け脚３３は第２冷却ファン１９の１台または２台を取付けできるようにするために設けている。ここでそれぞれの取付け用ナット挿入口３２，３４は、ナットの対辺寸法と厚み寸法とに適合した寸法の矩形の穴であって、この矩形穴へナットを落とし込むと、当該ナットは回転できないから、このナットを押さえなくても、ナットへねじをねじ込むことができる。
【００１９】
図３は図２に図示の冷却ファン取付け台を逆方向から見た状態で本発明の第２実施例と第３実施例を表した構造図である。
図４は図２に図示の冷却ファン取付け台を端子台が手前にある状態で裏返して本発明の第２実施例と第３実施例を表した構造図である。冷却ファン取付け台３０の裏面（下面部）には山形をした複数の第１冷却ファン取付け脚３７が突出している。
【００２０】
図５は図２に図示の冷却ファン取付け台を端子台が向こう側にある状態で裏返して（図４とは逆方向）本発明の第２実施例と第３実施例を表した構造図である。山形に突出している第１冷却ファン取付け脚３７には４個の第１冷却ファン取付け穴（小形用）３８と第１冷却ファン取付け穴（大形用）３９がある。これらの穴に冷却ファン取り付けようねじを差し込み、このねじを前述した第１冷却ファン取付け用ナット挿入口３２から落とし込まれたナットへねじ込むことで第１冷却ファン１５を冷却ファン取付け台３０へ取り付ける。このときナットは回転できないからねじのみを回転させればよいので、取付け作業は素早く円滑に行える。また、この第１冷却ファン取付け脚３７には２個の進相コンデンサ用ナット挿入口４０も設けてあり、この進相コンデンサ用ナット挿入口４０を使用するナットの外形に合わせて六角形状にしておけば、進相コンデンサ２０の取付けも作業も前述と同様に、素早く且つ円滑に行える。
【００２１】
図６は図２に図示の冷却ファン取付け台を真上からみた平面図である。
図７は冷却ファン取付け台の断面で本発明の第２実施例と第３実施例を表した第１断面図であって、図６の平面図におけるＡ−Ａ部分を示している。この図７において、冷却ファン取付け台３０の上面側には第２冷却ファン取付け用ナット挿入口３４を備えた第２冷却ファン取付け脚３３が６個あるが、これらを左側から右へ向かってａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆとすると、第２冷却ファン１９が１台のときはｂとｅを使って取付け、第２冷却ファン１９が２台のときはａ，ｃで１台を取付け、ｄ，ｆで他の１台を取り付ける。また、冷却ファン取付け台３０の下面側に山形に突出している第１冷却ファン取付け脚３７には、第１冷却ファン取付け穴（小形用）３８が４個と第１冷却ファン取付け穴（大形用）３９が４個設けられていて、第１冷却ファン１５の大きさに対応して使用する取付け穴を選定する。
【００２２】
図８は冷却ファン取付け台の別の断面で本発明の第２実施例と第３実施例を表した第２断面図であって、図６の平面図におけるＢ−Ｂ部分を示している。図８において、冷却ファン取付け台３０の上面側には第２冷却ファン取付け用ナット挿入口３４を備えた第２冷却ファン取付け脚３３が６個あるのは図７で既述した通りであるが、冷却ファン取付け台３０の下面側に山形に突出している第１冷却ファン取付け脚３７の斜面部分には、進相コンデンサを取り付けるために２個の進相コンデンサ用ナット挿入口４０を設けており、第１冷却ファンを取り付けるための第１冷却ファン取付け用ナット挿入口３２も設けてある。
【００２３】
【発明の効果】
従来の電子装置では、動作に伴って大きな熱を発生する主回路用半導体スイッチ素子を冷却するための第１冷却ファンと、この半導体スイッチ素子の動作を制御する制御回路（発熱量は比較的に少ない）を冷却する第２冷却ファンとを別個に備えているので、保守・点検作業や交換作業に手間がかかり、各冷却ファンの取り付け台もその取付け場所やファン容量に対応した構造にする必要があるので、部品点数が多くなる欠点を有していた。
【００２４】
これに対して、本発明では冷却ファン取付け台にすべての冷却ファンとその付属品（進相コンデンサや端子台など）も一括して取り付けてしまう構造にしているので、この冷却ファン取付け台を電子装置から取り外せば、冷却ファンの保守・点検と交換の作業を広い場所で素早く行えるので、冷却ファンが故障した場合でも電子装置の停止時間を最小限度に止めることができる効果が得られる。更にこの冷却ファン取付け台は、冷却ファン容量の変更や使用台数の変更に対応できる構造にしているので、電子装置が要求とする冷却能力が変化しても、冷却ファン取付け台を変更せずにその要求に素早く対応することができるから、部品点数の増加を抑制できる効果も合わせて得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表した構造図
【図２】本発明の第２実施例と第３実施例を表した構造図
【図３】図２に図示の冷却ファン取付け台を逆方向から見た状態で本発明の第２実施例と第３実施例を表した構造図
【図４】図２に図示の冷却ファン取付け台を端子台が手前にある状態で裏返して本発明の第２実施例と第３実施例を表した構造図
【図５】図２に図示の冷却ファン取付け台を端子台が向こう側にある状態で裏返して（図４とは逆方向）本発明の第２実施例と第３実施例を表した構造図
【図６】図２に図示の冷却ファン取付け台を真上からみた平面図
【図７】冷却ファン取付け台の断面で本発明の第２実施例と第３実施例を表した第１断面図
【図８】冷却ファン取付け台の別の断面で本発明の第２実施例と第３実施例を表した第２断面図
【図９】従来のインバータ装置の外観を示した外観図
【図１０】冷却ファンの取付けの第１従来例を示した構造図
【図１１】冷却ファンの取付けの第２従来例を示した構造図
【符号の説明】
１        箱体
２        取付け脚
３        箱体前部
４        箱体後部
５        金網
６        第２冷却ファン
７，１０  冷却ファン取付け板
９，３１  端子台
１５        第１冷却ファン
１６        保護覆い
１９        第２冷却ファン
２０        進相コンデンサ
２１        端子用金具
３０        冷却ファン取付け台
３２        第１六角ナット用溝としての第１冷却ファン取付け用ナット挿入口
３３        第２冷却ファン取付け脚
３４        第２六角ナット用溝としての第２冷却ファン取付け用ナット挿入口
３５        進相コンデンサ取付け穴
３６        進相コンデンサ回り止め
３７        第１冷却ファン取付け脚
３８        第１冷却ファン取付け穴（小形用）
３９        第１冷却ファン取付け穴（大形用）
４０        進相コンデンサ用ナット挿入口
【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】
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【図８】
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【図９】
0003692780.tif 000010
【図１０】
0003692780.tif 000011
【図１１】
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