(57)【要約】発熱素子を効率良く冷却しながらも製品全体を小型化した直流電源装置を提供する。直流電源装置は、内部に空間を形成する壁部を有するハウジングと、壁部に形成され、ハウジング内外を連通させる第１開口3c1,3d1及び第２開口3eと、ハウジングに固定される第１及び第２回路素子を含み、交流を直流に変換する回路部と、ハウジング内に、第１開口と連通する第１空気通路と、第２開口と連通する第２空気通路と、第１空気通路と第２空気通路とを連通させる屈曲通路とを提供する規制壁部72,73と、第１開口から屈曲通路を介して第２開口まで流れる空気流を発生させるファンとを備える。ファンは、第１開口または第２開口に対向して設けられる。第１回路素子は第１空気通路内に、第２回路素子は第２空気通路内に配置される。
2019187846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の交流電源から供給される交流を直流に変換して電動工具に供給する直流電源装置であって、
内部に空間を形成する壁部を有するハウジングと、
前記壁部に形成され、前記ハウジング内外を連通させる第１開口及び第２開口と、
前記ハウジング内に固定される第１回路素子及び第２回路素子を含み、前記交流を前記直流に変換する回路部と、
前記ハウジング内に固定され、前記壁部と協働して、前記ハウジング内に、前記第１開口と連通する第１空気通路と、前記第２開口と連通する第２空気通路と、前記第１空気通路と前記第２空気通路とを連通させる屈曲通路とを提供する規制壁部と、
前記屈曲通路を介して前記第１開口と前記第２開口との間を流れる空気流を発生させるファンと、を備え、
前記ファンは、前記第１開口または前記第２開口に対向して設けられ、
前記第１回路素子は前記第１空気通路内に配置され、
前記第２回路素子は前記第２空気通路内に配置されることを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
前記回路部は、前記交流を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電圧を変圧して直流にする変圧回路とを含み、
前記第１回路素子は、前記整流回路内に設けられ、
前記第２回路素子は、前記変圧回路内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項３】
前記第１回路素子は、少なくとも１つのスイッチング素子からなり、
前記第２回路素子は、トランスからなることを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記回路部は、前記交流が入力される入力部と、前記直流を出力する出力部とを有し、
前記トランスは、前記入力部に含まれる１次巻線と、前記出力部に含まれる２次巻線とを有し、
前記少なくとも１つのスイッチング素子は、前記入力部内に設けられることを特徴とする請求項３記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記規制壁部は、前記空気流の流れる方向に対し前記第２回路素子の下流側にて、前記ハウジングの壁部から前記空気流の流れる方向に対し交差する方向に突出するリブを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一に記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記規制壁部は、前記少なくとも１つのスイッチング素子用の放熱板であることを特徴とする請求項３から５のいずれか一に記載の直流電源装置。
【請求項７】
前記ファンは、前記第２開口に対向して設けられて前記ハウジング内の空気を吸引し、前記第１開口は吸気口として機能し、前記第２開口は排出口として機能することを特徴とする請求項１から６のいずれか一に記載の直流電源装置。
【請求項８】
前記ファンは、前記第２開口に対向して設けられて前記ハウジング内に送風し、前記第１開口は排気口として機能し、前記第２開口は吸気口として機能することを特徴とする請求項１から６のいずれか一に記載の直流電源装置。
【請求項９】
前記第１空気通路は、２つの第１空気通路を有し、前記第２空気通路は、前記２つの第１空気通路の間に位置し、
前記２つの第１空気通路は、前記屈曲通路を介して前記第２空気通路に合流することを特徴とする請求項１から８の何れか一に記載の直流電源装置。
【請求項１０】
前記規制壁部は、第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する規制板を有し、
前記第１面は前記第１空気通路の一部を構成し、前記第２面は前記第２空気通路の一部を構成することを特徴とする請求項１から９の何れか一に記載の直流電源装置。
【請求項１１】
前記規制板は、前記屈曲通路側に前記第１空気通路と前記第２空気通路とを連通させる少なくとも１つの貫通孔を有することを特徴とする請求項１０記載の直流電源装置。
【請求項１２】
前記第１回路素子及び前記第２回路素子が実装される基板をさらに有し、
前記壁部は、上壁と、下壁と、上壁と下壁とを接続する側壁とを有し、
前記基板は、前記下壁に設けられ、
前記側壁は、前記屈曲通路の一部を規定する屈曲通路画定部を有し、
前記第１開口と前記第２開口とは、前記側壁のうち前記屈曲通路画定部以外の部分に形成され、
前記規制壁部は、前記上壁と前記基板との間に位置するとともに、その一端が前記第１開口近傍の前記側壁のうち前記屈曲通路画定部以外の部分に接続され、その他端が前記屈曲通路画定部に向かって延びながらも前記屈曲通路画定部に至る途中に位置して前記屈曲通路を規定し、
前記第１回路素子及び第２回路素子は、前記基板から前記上壁に向かって起立していることを特徴とする請求項１から１１の何れか一に記載の直流電源装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部の交流電源から供給される交流を直流に変換して出力する直流電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具用の直流電源装置は、外部の交流電源から供給される交流を直流に変換し、変換後の直流を、電源装置に接続された電動工具に出力する装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動工具用の直流電源装置は、内部に、平滑回路、整流回路及び変圧回路等の多数の発熱素子を有している。これらの回路をハウジング内にコンパクトに配置して製品全体を小型に構成しながらも、内部の発熱素子を効率的に冷却することが求められている。【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、発熱素子を効率良く冷却しながらも製品全体の小型化を実現した直流電源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】
【０００６】
本発明の直流電源装置は、外部の交流電源から供給される交流を直流に変換して電動工具に供給する直流電源装置であって、内部に空間を形成する壁部を有するハウジングと、前記壁部に形成され、前記ハウジング内外を連通させる第１開口及び第２開口と、前記ハウジング内に固定される第１回路素子及び第２回路素子を含み、前記交流を前記直流に変換する回路部と、前記ハウジング内に固定され、前記壁部と協働して、前記ハウジング内に、前記第１開口と連通する第１空気通路と、前記第２開口と連通する第２空気通路と、前記第１空気通路と前記第２空気通路とを連通させる屈曲通路とを提供する規制壁部と、前記屈曲通路を介して前記第１開口と前記第２開口との間を流れる空気流を発生させるファンと、を備え、前記ファンは、前記第１開口または前記第２開口に対向して設けられ、前記第１回路素子は前記第１空気通路内に配置され、前記第２回路素子は前記第２空気通路内に配置される。【０００７】
上記構成によれば、ファンの駆動により、第１開口と第２開口との間に、第１空気通路、屈曲通路、第２空気通路とを連通させた風路が形成される。これにより、風路全体の長さが、規制壁部の無い場合にハウジング内に設けられる風路の長さに比較して長く形成される。この風路を構成する第１空気通路及び第２空気通路にそれぞれ第１回路素子及び第２回路素子を配置しているので、第１及び第２回路素子を効率良く冷却することができる。また、上記構成により、規制壁部の形状とハウジング内での配置とによっては、ハウジングの内部空間を略全体にわたり空気通路に含ませることができ、ハウジング内の何れの箇所に対しても略均一な風量の空気流を提供することができ、ハウジング内の回路素子を確実に冷却できる。【０００８】
好ましくは、前記回路部は、前記交流を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電圧を変圧して直流にする変圧回路とを含み、前記第１回路素子は、前記整流回路内に設けられ、前記第２回路素子は、前記変圧回路内に設けられている。交流から直流への変換に伴い発熱する整流回路又は変圧回路に含まれる第１回路素子及び第２回路素子は、空気流により冷却されるので、整流回路又は変圧回路を冷却できる。【０００９】
好ましくは、前記第１回路素子は、少なくとも１つのスイッチング素子からなり、前記第２回路素子は、トランスからなる。直流電源装置の動作により発熱するスイッチング素子及びトランスを空気流に晒して効率良く冷却する。【００１０】
好ましくは、前記回路部は、前記交流が入力される入力部と、前記直流を出力する出力部とを有し、前記トランスは、前記入力部に含まれる１次巻線と、前記出力部に含まれる２次巻線とを有し、前記少なくとも１つのスイッチング素子は、前記入力部内に設けられる。直流電源装置の動作により発熱するスイッチング素子及びトランスを空気流に晒して効率良く冷却する。【００１１】
好ましくは、前記空気流の流れる方向に対し前記第２回路素子の下流側にて、前記ハウジングの壁部から前記空気流の流れる方向に対し交差する方向に突出するリブを備えている。リブによって、空気流はトランスの外周面に沿うように流れるので、空気流が触れるトランスの表面積を増やして、トランスの冷却効率を向上させることができる。【００１２】
好ましくは、前記規制壁部は、前記少なくとも１つのスイッチング素子用の放熱板である。当該構成により、放熱板と空気流との両方を利用してスイッチング素子を放熱させることができ、スイッチング素子を効率良く冷却できる。また、規制板を放熱板と兼用することで、装置を構成する部品点数を削減することができる。【００１３】
好ましくは、前記ファンは、前記第２開口に対向して設けられて前記ハウジング内の空気を吸引し、前記第１開口は吸気口として機能し、前記第２開口は排出口として機能する。当該構成により、第１開口から、順に第１空気通路、屈曲通路及び第２空気通路を介して、第２開口に流れる空気流を発生でき、空気流は、第１回路素子及び第２回路素子の順で冷却する。従って、発熱量のより高い回路素子を第１回路素子とすることで、第１開口から取り込まれた直後の未だ温められていない空気流による第１回路素子の冷却が可能となる。【００１４】
好ましくは、前記ファンは、前記第２開口に対向して設けられて前記ハウジング内に送風し、前記第１開口は排気口として機能し、前記第２開口は吸気口として機能する。当該構成により、第２開口から、順に第２空気通路、屈曲通路及び第１空気通路を介して、第１開口に流れる空気流を発生でき、空気流は、第２回路素子及び第１回路素子の順で冷却する。従って、発熱量のより高い回路素子を第２回路素子とすることで、第２開口から取り込まれた直後の未だ温められていない空気流による第２回路素子の冷却が可能となる【００１５】
好ましくは、前記第１空気通路は、２つの第１空気通路を有し、前記第２空気通路は、前記２つの第１空気通路の間に位置し、前記２つの第１空気通路は、前記屈曲通路を介して前記第２空気通路に合流する。当該構成により、ハウジング内に少なくとも３つの空気通路が形成されて、空気流の流れる風路の全長を長くできる。従って、第１空気通路に配置する回路素子の個数を増やして、直流電源装置の空気流による冷却効果を高めることができる。【００１６】
好ましくは、前記規制壁部は、第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する規制板を有し、前記第１面は前記第１空気通路の一部を構成し、前記第２面は前記第２空気通路の一部を構成する。規制板の第１面と第２面とにより、ハウジングが第１空気通路と第２空気通路とに仕切られるので、ハウジングを小型に製造できる。【００１７】
好ましくは、前記規制板は、前記屈曲通路側に前記第１空気通路と前記第２空気通路とを連通させる少なくとも１つの貫通孔を有する。当該構成により、第１空気通路、屈曲通路及び第２空気通路によって形成される風路を流れる空気流の単位時間あたりの流量を増やすことができる。従って、第１及び第２回路素子の冷却効率を高めることができる。【００１８】
好ましくは、前記第１回路素子及び前記第２回路素子が実装される基板をさらに有し、前記壁部は、上壁と、下壁と、上壁と下壁とを接続する側壁とを有し、前記基板は、前記下壁に設けられ、前記側壁は、前記屈曲通路の一部を規定する屈曲通路画定部を有し、前記第１開口と前記第２開口とは、前記側壁のうち前記屈曲通路画定部以外の部分に形成され、前記規制壁部は、前記上壁と前記基板との間に位置するとともに、その一端が前記第１開口近傍の前記側壁のうち前記屈曲通路画定部以外の部分に接続され、その他端が前記屈曲通路画定部に向かって延びながらも前記屈曲通路画定部に至る途中に位置して前記屈曲通路を規定し、前記第１回路素子及び第２回路素子は、前記基板から前記上壁に向かって起立している。当該構成により、第１回路素子及び第２回路素子は、第１空気通路及び第２空気通路を遮るように配置されるので、空気流に触れる回路素子の表面積を増やして、冷却効率を高めることができる。また、ハウジング内の略全空間を空気通路に含ませることができ、ハウジング内の隅々まで強さが略均一の空気流を提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の直流電源装置によれば、ハウジング内の略全空間に対して空気流を提供することができる。また、第１及び第２空気通路に配置されて交流から直流への変換に伴い発熱する第１回路素子及び第２回路素子を効率良く冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるＡＣ／ＤＣアダプタの斜視図。
【図２】図１に示すＡＣ／ＤＣアダプタの縦断面図。
【図３】図１に示すＡＣ／ＤＣアダプタの横断面図。
【図４】図１に示すＡＣ／ＤＣアダプタが取り付けられたインパクトドライバを示す図。
【図５】図１に示すＡＣ／ＤＣアダプタが取り付けられた携帯式電動丸鋸を示す図。
【図６】図１に示すＡＣ／ＤＣアダプタの回路図。
【図７】基板に実装された回路素子及び放熱板の斜視図。
【図８】基板に実装された回路素子及び放熱板の側面図。
【図９】図１に示すＡＣ／ＤＣアダプタの横断面図。
【図１０】第１の実施の形態の変形例を示す縦断面図。
【図１１】図１に示すＡＣ／ＤＣアダプタを示す概念図。
【図１２】図１１に示すＡＣ／ＤＣアダプタの変形例を示す概念図。
【図１３】本発明の実施の形態のさらなる変形例を示す概念図。
【図１４】本発明の実施の形態のさらなる変形例を示す概念図。
【図１５】本発明の実施の形態のさらなる変形例を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態である直流電源装置を、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１に、本発明の第１の実施の形態であるＡＣ／ＤＣアダプタ１を示す。ＡＣ／ＤＣアダプタ１は、商用電源などの外部の商用電源ＣＰから供給される交流を直流に変換し、直流をＡＣ／ＤＣアダプタ１に接続された電動工具２（図４及び図５参照）に向けて出力する装置である。ＡＣ／ＤＣアダプタ１は、略直方体形状のハウジング３内に、交流を直流に変換する回路部４と、回路部４を冷却するファン５とを備えている。なお、図面において上下の方向については、特段の記載が無い限り、図面に示す方向とする。
【００２３】
＜ハウジング＞  ハウジング３は、図１から図３に示されるように、例えば絶縁性の樹脂製の上ハウジングと下ハウジングとを接合部にて接合して略直方体形状に構成され、上壁３Ａと、下壁３Ｂと、上壁３Ａと下壁３Ｂとを接続する側壁３Ｃ〜３Ｆとを含む壁部によって、内部に空間を形成する。上壁３Ａには、電動工具２と接続するための接続部３１が設けられている。接続部３１は、電動工具２と物理的に連結されると共に、電動工具２の回路部と電気的に接続される複数の端子を有する出力端子部３２を有する。
【００２４】
接続部３１には、上壁３Ａと平行に延びるレール３３が設けられ、このレール３３が電動工具２に設けられる図示しないレールと係合する。側壁３Ｃと、側壁３Ｃに対向する面である側壁３Ｄとには、ラッチ操作部３４が設けられ、レール３３には、ラッチ操作部３４と連動して動くラッチ係合部３５が設けられる。レール３３と電動工具２に設けられた図示しないレールを係合させながら摺動させると、電動工具２に設けられた図示しない凸部がラッチ係合部３５と係合し、電動工具２とハウジング３は相対移動不能に固定される。電動工具２とハウジング３とが相対移動不能に固定された状態でラッチ操作部３４を操作すると、ラッチ係合部３５が移動して電動工具２に設けられた図示しない凸部との係合が外れ、電動工具２とハウジング３は相対移動可能となる。このように、ラッチ操作部３４の操作によって、ハウジング３と電動工具２との固定の有無が切り換え可能となる。
例えば、ＡＣ／ＤＣアダプタ１が取り付けられる電動工具２としては、図４に示されるようなインパクトドライバ、図５に示されるような携帯式電動丸鋸などがある。インパクトドライバ及び携帯式電動丸鋸は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１からの電力供給により作業が可能になる。
【００２５】
側壁３Ｃ〜３Ｆは、図３に示されるように、長辺方向に互いに略平行に対向する第１及び第２側壁３Ｃ，３Ｄと、短辺方向に互いに略平行に対向する第３及び第４側壁３Ｅ，３Ｆを有する。図１に示されるように、第１側壁３Ｃには、各々が略長方形の小孔からなる複数の第１風窓３ｃ１が形成されている。第２側壁３Ｄにも、各々が略長方形の小孔からなる複数の第１風窓３ｄ１が形成されている。第３側壁３Ｅには、各々が略長方形の小孔からなる複数の第２風窓３ｅが形成されている。第４側壁３Ｆにおいて、第１及び第２側壁３Ｃ、３Ｄ近傍が後述する屈曲通路画定部３Ｆ１、３Ｆ２となる。第１風窓は第１開口の一例であり、第２風窓は第２開口の一例である。
【００２６】
＜回路部＞  回路部４は、図６に示されるように、入力側から出力側に向けて、整流回路と、平滑回路と、変圧回路４３とを有する。外部の商用電源ＣＰからの交流電力は、電源コード６（図１）を介して整流回路に入力される。整流回路は、ブリッジダイオード４１からなり、入力された交流を全波整流して出力する。平滑回路は、コンデンサ４２からなり、整流回路の出力電圧を平滑化する。変圧回路４３は、入力電圧を所望の電圧値に変圧して出力端子部３２に直流電流を出力する。
【００２７】
変圧回路４３は、スイッチング素子４４と、トランス４５とを含む。トランス４５は、一次巻線４５Ａと二次巻線４５Ｂとがコア４５Ｃにそれぞれ巻回されて構成される。スイッチング素子４４は、トランス４５の一次巻線４５Ａと直列に接続されて、一次巻線４５Ａに流れる電力を調整する。二次巻線４５Ｂの一端と他端とは、それぞれダイオード４９を介して出力端子部３２の正極端子に接続される。また、二次巻線４５Ｂの中性点は、接地され、且つ出力端子部３２の負極端子に接続される。
【００２８】
出力端子部３２には、電動工具２が物理的且つ電気的に接続可能である。電動工具２は、例えば、ブラシレスモータ２１を駆動源とし、図示せぬ先端工具による作業が可能であるインパクトドライバや携帯式電動丸鋸等などである。電動工具２は、スイッチ２２によりオン・オフが制御され、ブラシレスモータ２１は、６個のスイッチング素子２３のスイッチング動作により駆動される。なお、整流回路、平滑回路、スイッチング素子４４及びトランス４５の一次巻線４５Ａは、回路部４の入力部を構成する。一方、トランス４５の二次巻線４５Ｂ、ダイオード４９及び出力端子部３２は、回路部４の出力部を構成する。
【００２９】
回路部４は、出力電力を制御するためのマイコン５０を有する。マイコン５０は、補助電源５１からの電力により動作する。さらに、回路部４には、出力電圧を検出する電圧検出回路５２と、定電圧制御回路５３と、スイッチング素子４４のスイッチング動作を制御するスイッチング制御回路５４とが設けられて、出力端子部３２から所定電圧値の電力を出力するように構成される。さらに、マイコン５０には、ファンモータ駆動回路５５と、表示回路５６とが接続される。ファンモータ駆動回路５５は、ファン５を回転させるファンモータ５７を駆動する。表示回路５６は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１の状態を表示するＬＥＤを有する。
【００３０】
ファン５は、図２に示されるように、ファンモータ５７と共に第３側壁３Ｅ近傍に、回転軸（図示せず）がハウジング３の長手方向と略平行になるように、第２風窓３ｅと対向してハウジング３に固定される。ファン５は、ファンモータ５７の駆動により回転されて、ハウジング３内部に空気流を発生させる。
【００３１】
回路部４は、図７に示されるように、基板７に、ブリッジダイオード４１、コンデンサ４２、スイッチング素子４４、トランス４５及びダイオード４９が実装されて構成される。
【００３２】
基板７は、略長方形の平板からなり、ハウジング３の下壁３Ｂにネジ７１により固定される（図３参照）。基板７の上壁３Ａと対向する面には、図２及び図７に示されるように、回路部４を構成する回路素子としての、ブリッジダイオード４１と、コンデンサ４２と、スイッチング素子４４と、トランス４５とがそれぞれ実装される。なお、ブリッジダイオード４１、スイッチング素子４４及びトランス４５は、第１回路素子及び第２回路素子の一例である。
【００３３】
本実施の形態では、図３及び図７に示されるように、基板７に対し、第１放熱板７２が、第１側壁３Ｃとは所定の距離を隔てて第１側壁３Ｃに沿うように、屈曲通路画定部３Ｆ１に向けて、屈曲通路画定部３Ｆ１より所定の距離を介した箇所まで延びると共に上壁３Ａに向けて立つように固定されている。また、第２放熱板７３が、基板７において、第２側壁３Ｄとは所定の距離を隔てて第２側壁３Ｄに沿うように、屈曲通路画定部３Ｆ２より所定の距離を介した箇所まで延びると共に上壁３Ａに向けて立つように固定されている。第１放熱板７２と第２放熱板７３とは、例えばアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属製である。なお、第１放熱板７２と第２放熱板７３とは、規制壁部及び規制板の一例である。
【００３４】
第１放熱板７２には、第４側壁３Ｆ側の部分に、厚み方向を貫通する円形の貫通孔７２ａが複数形成されている。第１放熱板７２に形成される複数の貫通孔７２ａと、第１側壁３Ｃに形成される第１風窓３ｃ１との上下方向に対する位置関係は、図８に示されるように、側壁３Ｃ，３Ｄの対向方向に見たときに重なるように、すなわち、基板から略同じ距離となるように形成されている。
【００３５】
第１放熱板７２には、第１側壁３Ｃに対向する面に、ブリッジダイオード４１及びスイッチング素子４４が直に取り付けられて、ブリッジダイオード４１及びスイッチング素子４４の放熱を促進するようになっている。第１放熱板７２の第３側壁３Ｅ側の端部には、図３に示されるように、第１側壁３Ｃに向けて折曲された折曲部７２Ａを有し、第１側壁３Ｃと第１放熱板７２との間の間隙を塞ぐようになっている。
【００３６】
第２放熱板７３には、第２側壁３Ｄに対向する面にダイオード４９が直に取り付けられ、ダイオード４９の放熱を促進するようになっている。第２放熱板７３の第３側壁３Ｅ側の端部には、図３に示されるように、第３側壁３Ｄに向けて折曲された折曲部７３Ａを有し、第３側壁３Ｄと第２放熱板７３との間の間隙を塞ぐようになっている。
【００３７】
また、図３及び図７に示されるように、第１放熱板７２と第２放熱板７３とで区画される基板７上には、第３側壁３Ｅ側から第４側壁３Ｆ側に向けて、順に、ファン５、コンデンサ４２、トランス４５が実装されている。トランス４５は、第１放熱板７２及び第２放熱板７３の各々とは、適切な絶縁距離を介して配置される。従って、トランス４５の大きさによって、基板７に固定される第１放熱板７２と第２放熱板７３との間の距離が設定される。さらに、トランス４５は、一次巻線４５Ａが第１放熱板７２側に、二次巻線４５Ｂが第２放熱板７３側に位置するように配置される。
【００３８】
さらに、第４側壁３Ｆ近傍には、第４側壁４Ｆに沿うように、マイコン５０が実装された補助基板７４が固定されている（図２、図３及び図７参照）。
【００３９】
＜ＡＣ／ＤＣアダプタ１の動作＞  次に、ＡＣ／ＤＣアダプタ１の動作について説明する。
【００４０】
電動工具２にＡＣ／ＤＣアダプタ１を取り付け、電源コード６を商用電源ＣＰに接続する。電動工具２のスイッチ２２をオンに切り替えると、ＡＣ／ＤＣアダプタ１にて交流から直流に変換された例えば出力電圧３６Ｖの直流電力が、出力端子部３２を介して電動工具２に供給される。この時、ハウジング３内でファン５が回転する。ファン５は、回転に伴い、第２風窓３ｅに向かう空気流を発生させるので、第１風窓３ｃ１、３ｄ１から空気がハウジング３内に取り込まれる。このように、空気流は、第１風窓３ｃ１、３ｄ１から、ハウジング３内に画定される風路に沿って流れて、第２風窓３ｅからハウジング３の外部に排気される。
【００４１】
風路は、ハウジング３内に、第１風窓３ｃ１、３ｄ１から第２風窓３ｅに至るまで形成される。より詳しくは、風路は、図３に示されるように、第１風窓３ｃ１、３ｄ１に連通する第１空気通路Ｐ１１、Ｐ１２と、第２風窓３ｅに連通する第２空気通路Ｐ２と、第１空気通路Ｐ１と第２空気通路Ｐ２とを連通させる屈曲通路Ｐｃとに分けられる。なお、何れの空気通路も、上方はハウジング３の上壁３Ａによって、下方はハウジングの下壁３Ｂ又は基板７によって規制される。
【００４２】
本実施の形態では、第１風窓３ｃ１、３ｄ１がハウジング３の側壁３Ｃ，３Ｄにより形成されるため、第１空気通路Ｐ１１，Ｐ１２は、ハウジング３内を長手方向に延びる仮想中心線Ｘに対して略対称な位置に形成される。第１の第１空気通路Ｐ１１は、ハウジング３の第１側壁３Ｃと第１放熱板７２とによって画定され、一端部が第１風窓３ｃ１に連通すると共に他端部が屈曲通路Ｐｃに連通する。第２の第１空気通路Ｐ１２は、ハウジング３の第２側壁３Ｄと第２放熱板７３とによって画定され、一端部が第１風窓３ｄ１に連通すると共に他端部が屈曲通路Ｐｃに連通する。第２空気通路Ｐ２は、一端部が屈曲通路Ｐｃに連通し、第１放熱板７２と第２放熱板７３とによって画定され、他端部が第２風窓３ｅに連通する。
【００４３】
屈曲通路Ｐｃは、第１及び第２の第１空気通路Ｐ１１、Ｐ１２と第２空気通路Ｐ２との間に両空気通路を連通するように設けられる。例えば、第１の第１空気通路Ｐ１１と第２空気通路Ｐ２とを連通させる屈曲通路Ｐｃは、ハウジングの上壁３Ａと共に、第１放熱板７２の端部と屈曲通路画定部３Ｆ１とによって画定される。また、第２の第１空気通路Ｐ１２と第２空気通路Ｐ２とを連通させる屈曲通路Ｐｃは、ハウジングの上壁３Ａと共に、第２放熱板７３の端部と屈曲通路画定部３Ｆ２とによって画定される。このように、第１及び第２の２つの第１空気通路Ｐ１１，Ｐ１２は、共に屈曲通路Ｐｃを介して第２空気通路Ｐ２に合流する構成となっている。
【００４４】
空気流は、第１風窓３ｃ１、３ｄ１から第１及び第２の第１空気通路Ｐ１１，Ｐ１２内を流れ、屈曲通路Ｐｃを介して第２空気通路Ｐ２内に入り、次に、第２空気通路Ｐ２内を流れて第２風窓３ｅからハウジング３の外部に排出される。
【００４５】
第１の第１空気通路内Ｐ１１では、第１放熱板７２に固定されたブリッジダイオード４１及びスイッチング素子４４が、この順に空気流に晒されるので、空気流によりＡＣ／ＤＣアダプタ１の動作により発熱したブリッジダイオード４１及びスイッチング素子４４が冷却される。第２の第１空気通路Ｐ１２内では、第２放熱板７３に固定されたダイオード４９が、空気流に晒されるので、空気流によりＡＣ／ＤＣアダプタ１の動作により発熱したダイオード４９が冷却される。
【００４６】
第１及び第２の第１空気通路Ｐ１１，Ｐ１２を出た空気流は、次に、屈曲通路Ｐｃに入り、第４側壁３Ｆにより進行方向を変えて第２空気通路Ｐ２内に流れ込む。第２空気通路Ｐ２内では、トランス４５、コンデンサ４２の順に空気流に晒され、空気流によりＡＣ／ＤＣアダプタ１の動作により発熱したトランス４５及びコンデンサ４２が冷却される。そして、ブリッジダイオード４１、スイッチング素子４４、トランス４５、コンデンサ４２からの熱を奪い温められた空気流は、第２風窓３ｅを介してハウジング３の外部に排気される。
【００４７】
上記の如く空気通路Ｐ１１，Ｐ１２、Ｐ２が形成されることにより、発熱する回路素子の各々を、ＡＣ／ＤＣアダプタ１の動作により各空気通路内に生じる空気流に包み込むように配置することが可能となる。このように、回路部４を構成する回路素子は、空気流の流れる方向において順に配置されるので、外周面の略全体を略均一な空気流に晒すことができる。従って、回路素子の略全表面からの放熱が促進される。すなわち、発熱する回路素子を効率良く冷却することができる。
【００４８】
また、ハウジング３の側壁３Ｃ，３Ｄ，３Ｆと放熱板７２、７３とを利用してハウジング３内を仕切り空気通路を画定することによって所望の領域を風路に取り込むことが可能になる。具体的には、空気通路内に配置される回路素子を略全体的に空気流内に取り込む。従って、これらの回路素子を効率良く冷却することができる。
【００４９】
また、放熱板７２、７３を利用してハウジング３を利用して空気通路を仕切っているので、空気通路を仕切るための専用部品を必要とせず、ＡＣ／ＤＣアダプタ１の部品点数の増加を防ぐことができる。また空気通路の形成に放熱板７２、７３を利用し、放熱板７２、７３の表面にそって空気流が流れる。これにより、空気流が放熱板７２、７３からの放熱を促進するので、放熱板７２、７３による放熱効果を高めることもできる。
【００５０】
さらに、ハウジング３内の放熱板７２、７３の配置場所によって各空気通路の長さ及び空気流の進行方向に直交する断面の大きさを調整できるので、回路素子の大きさに応じた基板上での回路素子のレイアウトの設計が容易になる。また、放熱板７２、７３の形状や大きさ、配置場所によっては、ハウジング３の略全領域に空気通路を設けて、略均一な強さの空気流を行き渡らせることが可能である。
【００５１】
また、屈曲通路Ｐｃ近傍の第１放熱板７２に円形の貫通孔７２ａが複数形成されているため、貫通孔７２ａを介して第１の第１空気通路Ｐ１１から第２空気通路Ｐ２へ、屈曲通路Ｐｃを介さずに直接空気流が流れることができる。この構成により、第１空気通路Ｐ１１及から第２空気通路Ｐ２に流れ込む空気流の流量の低下を防いで、第２空気通路Ｐ２に配置されて発熱するトランス４５などの回路素子を効率良く冷却できる。また、空気流が擦過する第１放熱板７２の表面積を維持しつつも、第１の第１空気通路Ｐ１１から第２空気通路Ｐ２への空気流の空気抵抗を低減させる。
【００５２】
さらに、ハウジング３内に、第１放熱板７２及び第２放熱板７３によって空気流の流れる空気通路を積極的に調整することが可能になるので、ハウジング３をコンパクトに構成して、ＡＣ／ＤＣアダプタ１を小型にすることができる。
【００５３】
なお、ファン５による空気流の向きを図３に示す方向とは反転させて、図９に示すように、第２風窓３ｅから空気を吸い込み、風路Ｐ２，Ｐ１１，Ｐ１２を通過して第１風窓３ｃ１、３ｄ１からハウジング３の外部に排出させることもできる。この場合、空気流は、第２風窓３ｅ、第２空気通路Ｐ２、屈曲通路Ｐｃ、第１空気通路Ｐ１１，Ｐ１２、第１風窓３ｃ１、３ｄ１の順に流れて、トランス４５、スイッチング素子４４、ブリッジダイオード４１からなる回路素子を冷却する。より具体的には、第２風窓３ｅから第２空気通路Ｐ２に入った空気流は、第２空気通路Ｐ２を流れた後、屈曲通路Ｐｃにより第１の第１空気通路Ｐ１１と第２の第１空気通路Ｐ１２とに分岐され、第１又は第２の第１空気通路Ｐ１１，Ｐ１２を流れた後、第１風窓３ｃ１、３ｄ１よりハウジング３の外部に排出される。第２風窓３ｅからハウジング３内に取り込まれて未だ温められていない空気流によって、比較的発熱量が高いトランス４５を冷却できるため、トランス４５の冷却効果を高めることができる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、図１０に示されるように、トランス４５に対し空気流の下流側となるハウジング３の上壁３Ａから基板７に向けてリブ３Ｇを設けて、第４側壁３Ｆに向かう空気流をトランス４５の外周面に沿わせるようにすることもできる。当該構成により、空気流に晒されるトランス４５の外周面積が増やされるので、発熱するトランス４５の冷却効果を高めることができる。
【００５５】
図１１は、上記実施の形態の構成を表した概念図である。電動工具２への電力供給に伴いファン５が回転すると、第１の第１空気通路Ｐ１１に第１風窓３ｃ１から空気流が流れ込むと共に、第２の第１空気通路Ｐ１２に第１風窓３ｄ１から空気流が流れ込み、各第１空気通路Ｐ１１、Ｐ１２に配置された回路素子Ａ１，Ｂ１が冷却される。次に、空気流は、屈曲通路Ｐｃを介して第２空気通路Ｐ２に流れ込み、第２空気通路Ｐ２に配置された回路素子Ｃ１を冷却して、第２風窓３ｅよりハウジング３の外に排出される。
【００５６】
なお、図１２に示されるように、第２の第１空気通路Ｐ１２には、回路素子が配置しない場合、第２の第１空気通路Ｐ１２を流れた空気流は回路素子からの放熱により温められていないので、第２空気通路Ｐ２を流れ始めるときの温度が、図１１の場合に比べて低くなる。これにより、第２空気通路Ｐ２に配置された回路素子Ｃ１を、図１１に比べてより低温の空気流で冷却できるので、回路素子Ｃ１の冷却効果を高めることができる。
【００５７】
＜変形例＞  上記実施の形態の変形例を図１３から図１５に示す。
【００５８】
図１３は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１を示す概略図である。ハウジング１０３の第１側壁１０３Ｃ及び第２側壁１０３Ｄは、それぞれ第４側壁１０３Ｆ近傍に第１及び第２開口１０３ｃ１、１０３ｄ１が形成されている。回路部１０４は、基板１０７上に設けられて第１面と第２面とを有する単一の放熱板１７２を有する。放熱板１７２は、一端部が第４側壁１０３Ｆに接続され、他端部が第３側壁１０３Ｅに向かって延びて、ハウジング１０３と共に屈曲通路Ｐｃ２を規定する。さらに、放熱板１７２は、ハウジング１０３と共に第１面側に第１空気通路Ｐ１１１を画定し、第２面側に第２空気通路Ｐ１１２を画定する。
【００５９】
第１空気通路Ｐ１１１は、一端部側が第１開口１０３ｃ１と連通し、他端部側が屈曲通路Ｐｃ２と連通する。第１空気通路Ｐ１１１では、発熱して冷却が必要な第１回路素子Ａ２が基板１０７に実装されている。一方、第２空気通路Ｐ１１２は、一端部側がファン１０５を介して第２開口１０３ｄ１と連通し、他端部側が屈曲通路Ｐｃ２と連通する。第２空気通路Ｐ１１２では、基板１０７上に発熱して冷却が必要な第２回路素子Ｂ２が実装されている。ファン１０５の回転により、第１開口１０３ｃ１から、第１空気通路Ｐ１１１、屈曲通路Ｐｃ２、第２空気通路Ｐ１１２を流れ、第２開口１０３ｄ１にまで達する空気流が発生する。これにより、第１回路素子Ａ２及び第２回路素子Ｂ２は、各々が空気流によって外表面が略全体的に包囲されるので、効率良く冷却される。
【００６０】
なお、第２回路素子は、図１４に示されるように、屈曲通路Ｐｃ２内に位置する基板１０７上に実装されていても、図１３に示す実施の形態と同様に、屈曲通路Ｐｃ２を流れる空気流によって外表面が略全体的に包囲されるので、効率良く冷却される。
【００６１】
図１３及び図１４に示す実施の形態においても、放熱板１７２を利用してハウジング１０３内の風路を規制しているので、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０１を構成する部品点数の増加を防ぐと共に、風路内の空気流が放熱板１７２の第１面及び第２面に沿って流れるので、放熱板１７２の放熱効果を高めることもできる。
【００６２】
さらに、上記の如く、放熱板を利用してハウジング内を第１開口から第２開口に至るまでの風路を適宜区画して所望領域に空気流を行き渡らせる構成は、逆に利用すれば、図１５に示されるように、空気流が流れない空間Ｓを意図的にハウジング２０３内に設けることができる。ハウジング２０３は、長辺方向に互いに略平行に対向する第１及び第２側壁２０３Ｃ，２０３Ｄと、短辺方向に互いに略平行に対向する第３及び第４側壁２０３Ｅ，２０３Ｆとを有する。図１５において、例えば、第１放熱板２７２と第２放熱板２７３とは、共に一端部を第４側壁２０３Ｆに接続し、他端部側を平板２７４で連結して、ハウジング２０３内に閉じた空間Ｓを設ける。この空間Ｓ内に空気流による冷却が不要な回路素子Ｃ３を配置する。ファン２０５の回転により、第１開口２０３ｃ１から第１空気通路、屈曲通路、第２空気通路を経て第２開口２０３ｄ１に至る空気流が発生する。回路素子Ａ３、Ｂ３は、第１空気通路又は第２空気通路に配置されているため、空気流によって冷却される。しかし、回路素子Ｃ３は、閉じた空間Ｓにあって空気流に晒されないので、空気流により冷却されない。
【００６３】
このように、本発明の規制板によって、冷却を必要とする回路素子を集中的に効率良く冷却することができる。
【００６４】
本発明を、ＡＣ／ＤＣアダプタに適用して説明したが、本発明は、ＡＣ／ＤＣアダプタに限定されず、冷却を必要とする回路素子を含む適宜の直流電源装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１…ＡＣ／ＤＣアダプタ、２…電動工具、３…ハウジング、３Ａ…上壁、３Ｂ…下壁、３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ…側壁、３ｃ１，３ｄ１…第１開口、３ｅ…第２開口、４…回路部、５…ファン、７…基板、４１…ブリッジダイオード、４２…コンデンサ、４３…変圧回路、４４…スイッチング素子、４５…トランス、７２，７３…放熱板
【図１】
2019187846.tif 000003
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月5日(2020.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の交流電源から供給される交流を直流に変換して電動工具に供給する直流電源装置であって、
内部に空間を形成する壁部を有するハウジングと、
前記壁部に形成され、前記ハウジング内外を連通させる第１開口及び第２開口と、
前記ハウジング内に固定される第１回路素子及び第２回路素子を含み、前記交流を前記直流に変換する回路部と、
前記ハウジング内に固定され、前記壁部と協働して、前記ハウジング内に、前記第１開口と連通する第１空気通路と、前記第２開口と連通する第２空気通路と、前記第１空気通路と前記第２空気通路とを連通させる屈曲通路とを提供する規制壁部と、
前記屈曲通路を介して前記第１開口と前記第２開口との間を流れる空気流を発生させるファンと、を備え、
前記第１回路素子は、少なくとも１つのスイッチング素子からなり、
前記ファンは、前記第１開口または前記第２開口に対向して設けられ、
前記第１回路素子は前記第１空気通路内に配置され、
前記第２回路素子は前記第２空気通路内に配置されることを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
前記回路部は、前記交流を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電圧を変圧して直流にする変圧回路とを含み、
前記第１回路素子は、前記整流回路内に設けられ、
前記第２回路素子は、前記変圧回路内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項３】
前記第２回路素子は、トランスからなることを特徴とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記回路部は、前記交流が入力される入力部と、前記直流を出力する出力部とを有し、
前記トランスは、前記入力部に含まれる１次巻線と、前記出力部に含まれる２次巻線とを有し、
前記少なくとも１つのスイッチング素子は、前記入力部内に設けられることを特徴とする請求項３に記載の直流電源装置。
【請求項５】
前記規制壁部は、前記空気流の流れる方向に対し前記第２回路素子の下流側にて、前記ハウジングの壁部から前記空気流の流れる方向に対し交差する方向に突出するリブを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一に記載の直流電源装置。
【請求項６】
前記規制壁部は、前記少なくとも１つのスイッチング素子用の放熱板であることを特徴とする請求項３から５のいずれか一に記載の直流電源装置。
【請求項７】
前記ファンは、前記第２開口に対向して設けられて前記ハウジング内の空気を吸引し、前記第１開口は吸気口として機能し、前記第２開口は排出口として機能することを特徴とする請求項１から６のいずれか一に記載の直流電源装置。
【請求項８】
前記ファンは、前記第２開口に対向して設けられて前記ハウジング内に送風し、前記第１開口は排気口として機能し、前記第２開口は吸気口として機能することを特徴とする請求項１から６のいずれか一に記載の直流電源装置。
【請求項９】
前記第１空気通路は、２つの第１空気通路を有し、前記第２空気通路は、前記２つの第１空気通路の間に位置し、
前記２つの第１空気通路は、前記屈曲通路を介して前記第２空気通路に合流することを特徴とする請求項１から８の何れか一に記載の直流電源装置。
【請求項１０】
前記規制壁部は、第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する規制板を有し、
前記第１面は前記第１空気通路の一部を構成し、前記第２面は前記第２空気通路の一部を構成することを特徴とする請求項１から９の何れか一に記載の直流電源装置。
【請求項１１】
前記規制板は、前記屈曲通路側に前記第１空気通路と前記第２空気通路とを連通させる少なくとも１つの貫通孔を有することを特徴とする請求項１０記載の直流電源装置。
【請求項１２】
前記第１回路素子及び前記第２回路素子が実装される基板をさらに有し、
前記壁部は、上壁と、下壁と、上壁と下壁とを接続する側壁とを有し、
前記基板は、前記下壁に設けられ、
前記側壁は、前記屈曲通路の一部を規定する屈曲通路画定部を有し、
前記第１開口と前記第２開口とは、前記側壁のうち前記屈曲通路画定部以外の部分に形成され、
前記規制壁部は、前記上壁と前記基板との間に位置するとともに、その一端が前記第１開口近傍の前記側壁のうち前記屈曲通路画定部以外の部分に接続され、その他端が前記屈曲通路画定部に向かって延びながらも前記屈曲通路画定部に至る途中に位置して前記屈曲通路を規定し、
前記第１回路素子及び第２回路素子は、前記基板から前記上壁に向かって起立していることを特徴とする請求項１から１１の何れか一に記載の直流電源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
好ましくは、前記第１回路素子及び前記第２回路素子が実装される基板をさらに有し、前記壁部は、上壁と、下壁と、上壁と下壁とを接続する側壁とを有し、前記基板は、前記下壁に設けられ、前記側壁は、前記屈曲通路の一部を規定する屈曲通路画定部を有し、前記第１開口と前記第２開口とは、前記側壁のうち前記屈曲通路画定部以外の部分に形成され、前記規制壁部は、前記上壁と前記基板との間に位置するとともに、その一端が前記第１開口近傍の前記側壁のうち前記屈曲通路画定部以外の部分に接続され、その他端が前記屈曲通路画定部に向かって延びながらも前記屈曲通路画定部に至る途中に位置して前記屈曲通路を規定し、前記第１回路素子及び第２回路素子は、前記基板から前記上壁に向かって起立している。当該構成により、第１回路素子及び第２回路素子は、第１空気通路及び第２空気通路を遮るように配置されるので、空気流に触れる回路素子の表面積を増やして、冷却効率を高めることができる。また、ハウジング内の略全空間を空気通路に含ませることができ、ハウジング内の隅々まで強さが略均一の空気流を提供できる。
本発明は、さらに、外部の交流電源から供給される交流を直流に変換して電動工具に供給する直流電源装置であって、内部に空間を形成する壁部を有するハウジングと、前記壁部に形成され、前記ハウジング内外を連通させる第１開口及び第２開口と、前記ハウジング内に固定される第１回路素子及び第２回路素子を含み、前記交流を前記直流に変換する回路部と、前記ハウジング内に固定され、前記壁部と協働して、前記ハウジング内に、前記第１開口と連通する第１空気通路と、前記第２開口と連通する第２空気通路と、前記第１空気通路と前記第２空気通路とを連通させる屈曲通路とを提供する規制壁部と、前記屈曲通路を介して前記第１開口と前記第２開口との間を流れる空気流を発生させるファンと、を備え、前記第１回路素子は、少なくとも１つのスイッチング素子からなり、前記ファンは、前記第１開口または前記第２開口に対向して設けられ、前記第１回路素子は前記第１空気通路内に配置され、前記第２回路素子は前記第２空気通路内に配置されることを特徴とする直流電源装置を提供する。
【国際調査報告】
2019187846.tif 000018
2019187846.tif 000019
2019187846.tif 000020
2019187846.tif 000021