(57)【要約】【課題】低コストで効率よく筐体内を冷却することができる電気機器を提供する。【解決手段】筐体２０Ａに収容された基板３５上に、複数のコンデンサ１２と、半導体素子１３と、半導体素子１３を冷却するためのヒートシンク１９とが配置され、筐体２０Ａは、ファン３３によって筐体２０Ａ内へ外気を取り入れる吸気口３１が形成された第１の壁部２３と、第１の壁部２３に対向して配置され筐体２０Ａ外へ内気を排出する排気口３２が形成された第２の壁部２４とを有し、ヒートシンク１９は、第１の壁部２３の吸気口３１に対向する第１の端面１９ｃと、第２の壁部２４の排気口３２に対向する第２の端面１９ｄと、第１の端面１９ｃと第２の端面１９ｄとの間でヒートシンク１９の内部を貫通する通気流路とを有し、コンデンサ１２は、吸気口３１と第１の端面１９ｃとの対向方向の間において、第１の端面１９ｃにおける通気流路の入口の両側に振り分けて配置される。【選択図】図４
2019030107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に収容された基板と、
前記筐体内を空冷するためのファンと、を備え、
前記基板上には、複数のコンデンサと、半導体素子と、前記半導体素子を冷却するためのヒートシンクとが配置され、
前記筐体は、前記ファンによって前記筐体内へ外気を取り入れるための吸気口が形成された第１の壁部と、前記第１の壁部に対向して配置され、前記筐体外へ内気を排出するための排気口が形成された第２の壁部とを有しており、
前記ヒートシンクは、前記第１の壁部における前記吸気口に対向する第１の端面と、前記第２の壁部における前記排気口に対向する第２の端面と、前記第１の端面と前記第２の端面との間で前記ヒートシンク内部を貫通する通気流路とを有し、
前記コンデンサは、前記吸気口と前記第１の端面との対向方向の間において、前記第１の端面における前記通気流路の入口の両側に振り分けて配置される、電気機器。
【請求項２】
前記通気流路の入口の両側にそれぞれ複数の前記コンデンサが配置され、前記通気流路の入口の両側のうち一方側に配置された前記コンデンサと他方側に配置された前記コンデンサとの間隔が、前記吸気口から前記通気流路の入口に向けて徐々に狭くなっている、請求項１に記載の電気機器。
【請求項３】
前記基板上における前記第１の端面と前記第２の端面との間であって前記ヒートシンクを挟んでその両側に配置された複数のリアクトルと、
前記ヒートシンクに取り付けられ、前記リアクトルを覆う金属製のカバー部材と、を更に備えている、請求項１又は請求項２に記載の電気機器。
【請求項４】
前記カバー部材は、複数の前記リアクトルの間に位置する前記ヒートシンクの外面に取り付けられており、前記第１の端面から前記第２の端面に向かう方向に対して垂直な姿勢で前記外面から突出する冷却板が前記カバー部材に設けられている、請求項３に記載の電気機器。
【請求項５】
前記基板上における前記第１の端面と前記第２の端面との間であって前記ヒートシンクを挟んでその両側に配置された複数のリアクトルを更に備えており、
前記筐体が、前記第１の壁部と第２の壁部との間に配置された他の壁部を備えており、
前記吸気口側から見て前記コンデンサと前記他の壁部との隙間に配置される遮蔽板が、前記吸気口から前記排気口へ向かう方向における前記コンデンサと前記リアクトルとの間に配置されている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置等の電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、太陽光等の再生エネルギーから得られた直流電力を昇圧したのちに交流電力に変換させるための電力変換装置が開示されている。この電力変換装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路やインバータ回路を構成するコンデンサ、リアクトル、スイッチング素子等を備え、これらは筐体内に収容されている。また、電力変換装置は、送風ファンによって筐体内の発熱部品を強制冷却している。
【０００３】
具体的に、電力変換装置の筐体内には、２つのダクトと、各ダクトの入口に配置された２つの送風ファンとが設けられている。一方のダクト内にはリアクトルが配置され、他方のダクト内にはスイッチング素子を冷却するためのヒートシンクが配置されている。また、一方のダクトに隣接する位置にコンデンサが配置されている。そして、各送風ファンを作動することによって各ダクト内に冷却風が流れ、この冷却風によって各ダクト内のヒートシンク及びリアクトルが強制的に冷却される。また、コンデンサは、一方のダクトの出口から排出されて筐体内を流れる冷却風によって冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７８２１６号公報
【特許文献２】特開２０１７−２８９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の電力変換装置は、筐体内に２つのダクトと２つの送風ファンとが必要であるため、部品点数が多くなりコスト増の原因となる。
本発明は、低コストで効率よく筐体内の発熱部品を冷却することができる電気機器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】
本発明の電気機器は、
筐体と、
前記筐体に収容された基板と、
前記筐体内を空冷するためのファンと、を備え、
前記基板上には、複数のコンデンサと、半導体素子と、前記半導体素子を冷却するためのヒートシンクとが配置され、
前記筐体は、前記ファンによって前記筐体内へ外気を取り入れるための吸気口が形成された第１の壁部と、前記第１の壁部に対向して配置され、前記筐体外へ内気を排出するための排気口が形成された第２の壁部とを有しており、
前記ヒートシンクは、前記吸気口に対向する第１の端面と、前記排気口に対向する第２の端面と、前記第１の端面と前記第２の端面との間で前記ヒートシンク内部を貫通する通気流路とを有し、
前記コンデンサは、前記吸気口と前記第１の端面との間において、前記第１の端面における前記通気流路の入口の両側に振り分けて配置される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電気機器によれば、低コストで効率よく筐体内を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気機器の概略的な回路図である。
【図２】電気機器の外観を示す斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】主回路基板の斜視図である。
【図８】電気機器の筐体内における冷却風の流れを解析した結果を示す平面図である。
【図９】電気機器の筐体内における冷却風の流れを解析した結果を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
（１）本発明の電気機器は、
筐体と、
前記筐体に収容された基板と、
前記筐体内を空冷するためのファンと、を備え、
前記基板上には、複数のコンデンサと、半導体素子と、前記半導体素子を冷却するためのヒートシンクとが配置され、
前記筐体は、前記ファンによって前記筐体内へ外気を取り入れるための吸気口が形成された第１の壁部と、前記第１の壁部に対向して配置され、前記筐体外へ内気を排出するための排気口が形成された第２の壁部とを有しており、
前記ヒートシンクは、前記第１の壁部における前記吸気口に対向する第１の端面と、前記第２の壁部における前記排気口に対向する第２の端面と、前記第１の端面と前記第２の端面との間で前記ヒートシンク内部を貫通する通気流路とを有し、
前記コンデンサは、前記吸気口と前記第１の端面との対向方向の間において、前記第１の端面における前記通気流路の入口の両側に振り分けて配置される。
【００１０】
上記構成の電気機器においては、ファンの作動によって第１の壁部の吸気口から筐体内へ外気が取り込まれ、筐体内の発熱部品を強制的に冷却したのちに第２の壁部の排気口から筐体外へ排出される。複数のコンデンサは、吸気口と第１の端面との対向方向の間において、ヒートシンクの第１の端面における通気流路の入口の両側に振り分けて配置されるので、吸気口から通気流路の入口までの冷却風の流通路を形成することができる。そのため、吸気口から取り込まれた外気は、複数のコンデンサによって第１の端面上の通気流路の入口へ導かれ、通気流路内を流れる冷却風の風速が高められる。したがって、ヒートシンクを介して半導体素子の冷却を効率よく行うことができる。また、コンデンサには、より低温の空気が直接的に当たるため、効率よく冷却される。吸気口からヒートシンクの第１の端面までの間の冷却風の流通路がコンデンサによって形成されるので、ダクトやガイド板等を用いる場合に比べて部品点数が少なくなり、構造を簡素化及びコストの低減を図ることができる。なお、複数のコンデンサは、必ずしもその全体が吸気口と第１の端面との対向方向の間に配置されていなくてもよく、少なくとも吸気口と第１の端面との対向方向の間に配置された部分が、通気流路の入口の両側に振り分けて配置されていればよい。
【００１１】
（２）  前記通気流路の入口の両側にそれぞれ複数の前記コンデンサが配置され、前記通気流路の入口の両側のうち一方側に配置された前記コンデンサと他方側に配置された前記コンデンサとの間隔が、前記吸気口から前記通気流路の入口に向けて徐々に狭くなることが好ましい。
このような構成によって、吸気口から通気流路の入口までの間で徐々に冷却風の流通路を絞ることができ、通気流路の入口に流入する際の冷却風の風速をより高めることができる。
【００１２】
（３）  前記基板上における前記第１の端面と前記第２の端面との間であって前記ヒートシンクを挟んでその両側に配置された複数のリアクトルと、
前記ヒートシンクに取り付けられ、前記リアクトルを覆う金属製のカバー部材と、を更に備えていることが好ましい。
このような構成によって、ヒートシンクによってカバー部材が冷却され、リアクトルから放射される輻射熱がカバー部材によって吸収され、リアクトルの冷却が促進される。
【００１３】
（４）  前記カバー部材は、複数の前記リアクトルの間に位置する前記ヒートシンクの外面に取り付けられており、前記第１の端面から前記第２の端面に向かう方向に対して垂直な姿勢で前記外面から突出する冷却板が前記カバー部材に設けられていることが好ましい。
このような構成によって、第１の端面から第２の端面へ向けてヒートシンクの外面に沿って通過する冷却風が積極的に冷却板に当たり、カバー部材の冷却、ひいてはリアクトルの冷却を促進することができる。また、冷却板に当たった冷却風は流れの方向が曲げられるため、ヒートシンクの両側に配置されたリアクトルへ冷却風が流れやすくなり、リアクトルの冷却をより促進することができる。
【００１４】
（５）  前記基板上における前記第１の端面と前記第２の端面との間であって前記ヒートシンクを挟んでその両側に配置された複数のリアクトルを更に備えており、
前記筐体が、前記第１の壁部と第２の壁部との間に配置された他の壁部を備えており、
前記吸気口側から見て前記コンデンサと前記他の壁部との隙間に配置される遮蔽板が、前記吸気口から前記排気口へ向かう方向における前記コンデンサと前記リアクトルとの間に配置されていることが好ましい。
このような構成によって、吸気口から見てコンデンサと他の壁部との隙間を通過しようとする冷却風が遮蔽板によって遮られ、コンデンサの背後に冷却風が回り込み、リアクトルへ冷却風が流れやすくなる。これによりリアクトルの冷却を促進することができる。また、一般にコンデンサの先端には防爆弁が設けられており、膨張によって防爆弁が開くと電解液が噴出することがあるが、遮蔽板で電解液が遮られることによって電解液がコンデンサを超えてしまうことが少なくなり、基板上の他の部品に電解液が付着してショート等の不具合が生じるのを防止することができる。
【００１５】
［実施形態の詳細］
図１は、本発明の一実施形態に係る電気機器の概略的な回路図である。
本実施の形態の電気機器は電力変換装置であり、この電力変換装置は、蓄電池等が接続される２つの第１入出力回路Ａと、１つの第２入出力回路Ｂとの間に設けられた主回路基板Ｘを備えている。主回路基板Ｘには、各第１入出力回路Ａに接続されるコンデンサＣと、スイッチング素子Ｄと、ダイオードＥとを備えている。また、ダイオードＥの後段には、双方向性のＤＣ／ＤＣコンバータＦを備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータＦは、直流リアクトルＧと、スイッチング素子Ｈ１，Ｈ２とによって構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータＦの後段にはコンデンサＪが設けられている。スイッチング素子Ｈ１，Ｈ２は、図示しない制御部によって制御され、交互にオンされることによって昇圧チョッパ動作を行う。第１入出力回路Ａの蓄電池を充電する際には、スイッチング素子Ｈ１をオンオフ制御し、スイッチング素子Ｈ２はオフに固定することによって降圧を行うことができる。スイッチング素子Ｄ、Ｈ１、Ｈ２としては、例えば、半導体素子であるＩＧＢＴや、ＭＯＳＦＥＴを使用することができる。
【００１６】
図２は、電気機器１０の外観を示す斜視図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は、図３のＶ−Ｖ線断面図、図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
図２に示すように、電気機器１０は、立方体又は直方体に形成され６面の壁部を有する筐体２０を備えている。壁部は、平面視で矩形状に形成された天壁２１及び底壁２２と、天壁２１及び底壁２２の４辺同士を接続する４面の外周壁２３〜２６とを有している。
【００１７】
４面の外周壁２３〜２６のうちの一つの外周壁２３には、筐体２０内に冷却用の空気を取り入れるための吸気口３１が形成され、この外周壁２３に対向する他の一つの外周壁２４には、筐体２０内の冷却に用いられた空気を排出するための排気口３２が形成され、この排気口３２には送風ファン３３が設けられている。
なお、以下の説明においては、吸気口３１側を前側とし、排気口３２側を後側とする。したがって、吸気口３１が形成された外周壁２３が前壁となり、排気口３２が形成された外周壁２４が後壁となり、他の２面の外周壁２５，２６がそれぞれ左壁及び右壁となる。
【００１８】
図３に示すように、筐体２０の天壁２１と底壁２２との間には、筐体２０の内部を上下方向に３つの部屋Ｒ１〜Ｒ３に区画する２つの区画壁２７，２８が設けられている。本実施形態では、３つの部屋Ｒ１〜Ｒ３を上から上段室Ｒ１、中段室Ｒ２、下段室Ｒ３という。上段室Ｒ１には、制御基板３４が収容され、中段室Ｒ２には、前述のＤＣ／ＤＣコンバータＦ等を有する主回路基板３５が収容され、下段室Ｒ３には、主回路基板３５に対して直流電圧を入出力するための入出力基板３６が収容されている。
【００１９】
以下においては、中段室Ｒ２を１つの筐体と捉え、その内部に配置された電気部品の冷却構造について説明する。そのため、中段室Ｒ２からなる筐体には、筐体２０とは異なる符号２０Ａを付すこととする。また、筐体２０Ａは、上下の区画壁２７，２８がそれぞれ上壁及び底壁を構成することになるので、筐体２０Ａの上壁及び下壁には、区画壁と同様の符号２７，２８を付すこととする。筐体２０Ａの前後壁、左右壁は、それぞれ前後壁２３，２４、左右壁２５，２６の中段の一部によって構成されるので、そのままの符号を適用するものとする。
【００２０】
主回路基板３５は、筐体２０Ａの底壁２８上に支持脚３７を介して略水平な姿勢で設けられている。主回路基板３５上には、図７にも示すように、複数のコンデンサ１２、複数のスイッチング素子１３、複数のリアクトル１６が配置されている。また、主回路基板３５上には、スイッチング素子１３を冷却するためのヒートシンク１９が設けられている。なお、主回路基板３５、コンデンサ１２、リアクトル１６、及びスイッチング素子１３は、いずれも図１における主回路基板Ｘ、コンデンサＣ，Ｊ、リアクトルＧ、スイッチング素子Ｄ，Ｈ１，Ｈ２に相当するものである。
【００２１】
図４及び図５に示すように、ヒートシンク１９は、筐体２０Ａ内の左右方向の略中央部に配置され、前後方向に細長い直方体形状のブロックからなる。ヒートシンク１９の内部には、図６にも示すように、前後方向に貫通する通気流路１９ａが上下に複数形成されている。具体的には、ヒートシンク１９の内部には、水平に配置された板状の複数の羽根１９ｂが上下方向に間隔をあけて設けられ、上下の羽根１９ｂの間に通気流路１９ａが形成されている。通気流路１９ａは、ヒートシンク１９の前端面（第１の端面）１９ｃと後端面（第２の端面）１９ｄとにおいて開口し、前端面１９ｃにおける開口が通気流路１９ａの入口となり、後端面１９ｄにおける開口が通気流路１９ａの出口となっている。
【００２２】
図３及び図４に示すように、ヒートシンク１９の前端面１９ｃと、筐体２０Ａの前壁２３とは前後方向に間隔があけられており、ヒートシンク１９の後端面１９ｄと筐体２０Ａの後壁２４との間にも前後方向に間隔があけられている。ヒートシンク１９の左右の側面にはスイッチング素子１３が取り付けられ、ヒートシンク１９によってスイッチング素子１３が冷却される。
【００２３】
筐体２０Ａの前壁２３に形成された吸気口３１は、前壁２３の左右方向の略中央部に形成されている。また、筐体２０Ａの後壁２４に形成された排気口３２は、後壁２４の左右方向の略中央部に形成されている。この排気口３２に設けられた送風ファン３３は、筐体２０Ａ内の空気を筐体２０Ａ外へ吹き出すように構成されている。そして、送風ファン３３の作動によって吸気口３１から筐体２０Ａ内に外気が引き込まれる。
【００２４】
なお、図２に示すように、前壁２３には、下段室Ｒ３に対応する位置にも吸気口３８が形成されている。排気口３２は、図６に示すように、中段室Ｒ２と下段室Ｒ３とに跨る位置に形成され、排気口３２に取り付けられた送風ファン３３も中段室Ｒ２と下段室Ｒ３とに跨る位置に配置されている。そして、送風ファン３３の作動によって吸気口３１、３８を介して中段室Ｒ２及び下段室Ｒ３に外気が取り入れられ、いずれも排気口３２から排出される。
【００２５】
図４に示すように、主回路基板３５上には、６個のコンデンサ１２が配置されている。このコンデンサ１２は、吸気口３１と、ヒートシンク１９の前端面１９ｃとの前後方向の間に配置されている。また、コンデンサ１２は、ヒートシンク１９の前端面１９ｃの左右両側に３個ずつ振り分けて配置されている。ヒートシンク１９の前端面１９ｃの左右各側では、１個のコンデンサ１２が吸気口３１により近く２個のコンデンサ１２がヒートシンク１９により近くなるように、３個のコンデンサ１２が略三角形状に配置されている。また、ヒートシンク１９の前端面１９ｃを挟んでその両側のコンデンサ１２の左右方向の間隔Ｌ１，Ｌ２は、吸気口３１からヒートシンク１９の前端面１９ｃに向けて徐々に狭くなっている。なお、ヒートシンク１９の前端面１９ｃには、通気流路１９ａの入口が形成されているので、複数のコンデンサ１２は、通気流路１９ａの入口の左右両側に振り分けて配置されることになる。
【００２６】
図５に示すように、ヒートシンク１９の前端面１９ｃの左右各側に配置された３個のコンデンサ１２は、吸気口３１から見て互いに一部が前後方向に重なるように配置されている。コンデンサ１２の高さは、ヒートシンク１９の高さよりも若干低くなっている。また、吸気口３１は、上端がコンデンサの上端よりもやや高く、左右幅がヒートシンク１９の左右幅よりも広く形成されている。
【００２７】
図４及び図７に示すように、ヒートシンク１９の前端面１９ｃと後端面１９ｄとの間であってヒートシンク１９を挟んで左右両側にはそれぞれ１個ずつリアクトル１６が配置されている。リアクトル１６は、円筒形状に形成され、その中心が前後方向に向くように配置されている。また、リアクトル１６の中心には空洞が形成され、この空洞を空気が通過可能となっている。リアクトル１６は、筐体２０Ａの前後方向の略中央、具体的には筐体２０Ａの前後方向の中央よりも若干後側（排気口３２側）に配置されている。なお、リアクトル１６は、円筒形状の鉄心の周りに電線を巻き付けたものであってもよいし、電線をコイル状に巻くことによって円筒形状に形成されたものであってもよい。
【００２８】
図４、図５、及び図７に示すように、ヒートシンク１９の上面には、カバー部材４０が取り付けられている。カバー部材４０は、ヒートシンク１９に固定される固定部４１と、固定部４１の左右両側に設けられたカバー部４２とを有している。固定部４１とカバー部４２とは、金属製の板材により一体に形成されている。カバー部４２は、左右のリアクトル１６の上方に配置され、リアクトル１６を上方から覆っている。固定部４１の前端縁には、上方へ向けて屈曲する屈曲片（冷却板）４１ａが設けられている。屈曲片４１ａは、左右方向に沿って配置されている。カバー部４２の前端縁には、下方へ向けて屈曲する屈曲片４２ａが設けられている。
【００２９】
図５に示すように、吸気口３１側から見て、コンデンサ１２と上壁２７及び左右側壁２５，２６との隙間には、遮蔽板４４が設けられている。この遮蔽板４４は、筐体２０Ａの上壁２７に取り付けられ、上壁２７から下方に突出している。遮蔽板４４は、コンデンサ１２の上側に配置された上遮蔽部４４ａと、コンデンサ１２の左右外側に配置された横遮蔽部４４ｂとからなる。遮蔽板４４は、図６に示すように、側面視においてヒートシンク１９の前端面１９ｃよりもやや後側で、リアクトル１６よりも前側に配置されている。また、図５に示すように、遮蔽板４４は、ヒートシンク１９の上方には設けられておらず、ヒートシンク１９と上壁２７と左右の遮蔽板４４との間には、冷却風の流通路Ｐ２が形成されている。
【００３０】
また、図４及び図６に示すように、リアクトル１６よりも後方でヒートシンク１９の後端面１９ｄよりも前方には、遮蔽板４４と略同一の形状に形成された遮蔽板４５が設けられている。ただし、この遮蔽板４５は、流通路Ｐ２に相当する部分にも設けられている。
【００３１】
本実施形態における電気機器１０は、図４及び図５に示すように、複数のコンデンサ１２が、筐体２０Ａの前壁２３に形成された吸気口３１とヒートシンク１９の前端面１９ｃとの前後方向の間において、ヒートシンク１９の前端面１９ｃにおける通気流路１９ａの入口の左右両側に振り分けて配置されている。そのため、複数のコンデンサ１２は、吸気口３１から通気流路１９ａの入口までの間で冷却風の流通路Ｐ１を形成し、吸気口３１から取り込まれた冷却風を通気流路１９ａの入口に導く作用をなす（矢印ａ参照）。したがって、ヒートシンク１９への冷却風の流れを導くためのダクトやガイド板を筐体２０Ａ内に設ける場合に比べて筐体２０Ａ内の部品点数を減らし、構造の簡素化と低コスト化を図ることができる。
【００３２】
また、複数のコンデンサ１２によってヒートシンク１９の前端面１９ｃにおける通気流路１９ａの入口へ冷却風が導かれるので、ヒートシンク１９の冷却、ひいてはスイッチング素子１３の冷却が促進される。特に、左右両側のコンデンサ１２は、左右方向の間隔Ｌ１，Ｌ２が、吸気口３１から前端面１９ｃへ向けて徐々に小さくなっているので、流通路Ｐ１が左右方向に絞られ、ヒートシンク１９内に冷却風が流入する際の風速を高めることができる。また、コンデンサ１２は、吸気口３１から流入したより低温の空気が直接的に当たるため、効率よく冷却される。
【００３３】
ヒートシンク１９には金属製のカバー部材４０が固定されており、このカバー部材４０はヒートシンク１９によって冷却される。また、カバー部材４０は、左右のリアクトル１６の上方を覆っている。したがって、リアクトル１６から放射された輻射熱は、その上方に配置されたカバー部材４０に吸収され、リアクトル１６の冷却が促進される。
【００３４】
カバー部材４０の固定部４１の前端縁には上方へ屈曲する屈曲片（冷却板）４１ａが設けられている。この屈曲片４１ａは、図５に示すように、吸気口３１側から見てヒートシンク１９の上方に形成された冷却風の流通路Ｐ２に配置されている。したがって、ヒートシンク１９の上面に沿って後方へ流れる冷却風は屈曲片４１ａに当たるため、カバー部材４０の冷却が促進される。また、ヒートシンク１９の上面に沿って後方へ流れる冷却風は屈曲片４１ａに当たることによって方向が曲げられる。そのため、屈曲片４１ａの左右両側に配置されたリアクトル１６へ冷却風が流れやすくなり、リアクトル１６の冷却がより促進される。
【００３５】
図５に示すように、コンデンサ１２と上壁２７及び側壁２５，２６との隙間には遮蔽板４４が設けられているので、図３に示すように、コンデンサ１２の上方を通過する冷却風は、遮蔽板４４の上遮蔽部４４ａによって遮られ、下方に向きが曲げられる（矢印ｂ参照）。そのため、コンデンサ１２とリアクトル１６との間に形成される空間Ｓに空気の流れが形成され、リアクトル１６の冷却が促進される。また、遮蔽板４５によってヒートシンク１９及びリアクトル１６の上方を通り抜ける冷却風を抑制することができるので、より空間Ｓに冷却風を流入させやすくすることができる。
【００３６】
また、コンデンサ１２の上面には、防爆弁１２ａが設けられており、コンデンサ１２の膨張によって防爆弁１２ａが開くと電解液が噴出する。このとき、コンデンサ１２の上面から噴出した電解液は遮蔽板４４よりも後方へ進出し難くなり、主回路基板３５上の部品に電解液が付着してショート等の不具合が生じるのを防止することができる。
【００３７】
［冷却風の解析］
図８及び図９は、電気機器１０の筐体２０Ａ内における冷却風の流れを解析した結果を示す。特に、図８は、コンデンサ１２の配置が冷却風の流れに与える影響を調べるために筐体２０Ａ内の冷却風の速度分布を色の濃淡で識別したものである。図８において、二点鎖線で囲んだ色の濃い領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、特に、風速が高い領域であり、吸気口３１からヒートシンク１９に到る領域Ｃ１では左右のコンデンサ１２によって冷却風が導かれ、風速が高くなっていることが分かる。そのため、ヒートシンク１９を含む領域Ｃ２でも風速が高くなり、ヒートシンク１９に接触するスイッチング素子の冷却を促進することができると考えられる。
【００３８】
また、図９は、遮蔽板４４が冷却風の流れに与える影響を調べるために筐体２０Ａ内の冷却風の速度分布を色の濃淡で識別したものである。特に図９（Ａ）は、遮蔽板４４、４５がある場合、図９（Ｂ）は、遮蔽板４４、４５が無い場合を示す。図９（Ｂ）の場合、二点鎖線で囲んだ色の薄い領域Ｃ７、すなわちリアクトル１６の上側で風速が高くなっている。つまり、リアクトル１６の上方を冷却風が通り抜け、リアクトル１６には冷却風が当たり難く、リアクトル１６を効率よく冷却できていないと考えられる。一方、図９（Ａ）の場合、二点鎖線で囲んだ色の薄い領域Ｃ４，Ｃ５で冷却風の速度が高くなっており、さらにコンデンサ１２とリアクトル１６の間の領域Ｃ６は、図９（Ｂ）の場合よりも風速が高められている。つまり、冷却風は遮蔽板４４で遮られることによって下方に流れが曲げられ、遮蔽板４５で遮られることによってリアクトル１６の上方における冷却風の通り抜けが抑制されている。これにより、リアクトル１６の前側の領域Ｃ６における風速が高くなり、リアクトル１６の冷却が促進されると考えられる。
【００３９】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施形態のコンデンサは、６個に限定されるものではなく、２個以上であればよい。また、コンデンサの配置は、吸気口からヒートシンクの前端面までの間で冷却風を導くことが可能な限り、変更することができる。例えば、コンデンサは、その全体が吸気口とヒートシンクの前端面との前後方向の間に配置されていてもよいし、一部のみが配置されていてもよい。
【００４０】
上記実施形態の電気機器は、筐体内が上下３段に区画されていたが、区画されていなくてもよい。
また、上記実施形態では、便宜上、吸気口が形成された筐体の外周壁を前壁とし、排気口が形成された筐体の外周壁を後壁として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、筐体の上壁に吸気口が形成され、底壁に排気口が形成されていてもよい。
電気機器は、ＤＣ／ＤＣコンバータに限定されるものではなく、ＤＣ／ＡＣコンバータ等の他の電力変換装置であってもよく、また、電力変換装置に限らず、コンデンサ、半導体素子、及びヒートシンクを筐体内に備えたその他の電気機器であってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０      ：電力変換装置（電気機器）
１２      ：コンデンサ
１２ａ    ：防爆弁
１３      ：スイッチング素子
１６      ：リアクトル
１９      ：ヒートシンク
１９ａ    ：通気流路
１９ｂ    ：羽根
１９ｃ    ：前端面（第１の端面）
１９ｄ    ：後端面（第２の端面）
２０      ：筐体
２０Ａ    ：筐体
２１      ：天壁
２２      ：底壁
２３      ：外周壁（前壁；第１の壁部）
２４      ：外周壁（後壁；第２の壁部）
２５      ：外周壁（左側壁）
２６      ：外周壁（右側壁）
２７      ：区画壁（上壁）
２８      ：区画壁（底壁）
３１      ：吸気口
３２      ：排気口
３３      ：送風ファン
３４      ：制御基板
３５      ：主回路基板
３６      ：入出力基板
３７      ：支持脚
３８      ：吸気口
４０      ：カバー部材
４１      ：固定部
４１ａ    ：屈曲片
４２      ：カバー部
４２ａ    ：屈曲片
４４      ：遮蔽板
４４ａ    ：上遮蔽部
４４ｂ    ：横遮蔽部
４５      ：遮蔽板
Ａ        ：第１入出力回路
Ｂ        ：第２入出力回路
Ｃ        ：コンデンサ
Ｃ１      ：領域
Ｃ２      ：領域
Ｃ３      ：領域
Ｃ５      ：領域
Ｃ６      ：領域
Ｄ        ：スイッチング素子
Ｅ        ：ダイオード
Ｆ        ：ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ｇ        ：直流リアクトル
Ｈ１      ：スイッチング素子
Ｈ２      ：スイッチング素子
Ｊ        ：コンデンサ
Ｌ１      ：間隔
Ｌ２      ：間隔
Ｐ１      ：流通路
Ｐ２      ：流通路
Ｒ１      ：上段室
Ｒ２      ：中段室
Ｒ３      ：下段室
Ｓ        ：空間
【図１】
2019030107.tif 000003
【図２】
2019030107.tif 000004
【図３】
2019030107.tif 000005
【図４】
2019030107.tif 000006
【図５】
2019030107.tif 000007
【図６】
2019030107.tif 000008
【図７】
2019030107.tif 000009
【図８】
2019030107.tif 000010
【図９】
2019030107.tif 000011