(57)【要約】      （修正有）【課題】盤内の各ユニットの部品温度上昇を均一化させて小型化を図るとともに、部品点数を減少させて製造工程の低減を図る。【解決手段】盤は、各ユニットに取り付けられたダクト４１と、筺体の扉３５とダクト４１との間に介装された仕切板４２とを備える。この仕切板には扉３５の通気口３７とダクト４１とに連通する通気孔４３群が形成されている。また、盤は、通気口３７の周囲と通気孔４３群の周囲とをシールするパッキン４４と、各通気孔４３の周囲とダクト４１の開口端部４１ａとの間をシールするパッキン４５とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の冷却対象を筺体に収納し、前記筺体の扉に形成された通気口から冷却風を取り込んで前記冷却対象を冷却する盤構造であって、
前記各冷却対象に取り付けられたダクトと、
前記扉と前記ダクト群との間に介装され、かつ前記通気口および各ダクトにそれぞれ連通する複数の通気孔が形成された仕切板と、
前記通気口の周囲と前記複数の通気孔からなる通気孔群の周囲との間をシールする第１のパッキンと、
前記各通気孔の周囲と前記各ダクトの開口端部との間をシールする第２のパッキンと、
を備えることを特徴とする盤構造。
【請求項２】
前記第１のパッキンは、前記仕切板において前記扉との対向面に固着され、
前記通気孔群は、前記第１のパッキン内に配置され、
前記扉を閉じたときに前記第１のパッキンが、前記通気口の周囲と前記通気孔群の周囲との間をシールすることを特徴とする請求項１記載の盤構造。
【請求項３】
前記第２のパッキンは、前記仕切板において前記各ダクトとの対向面に固着されていることを特徴とする請求項１または２記載の盤構造。
【請求項４】
いずれかの前記通気孔を部分的に塞ぐことで前記冷却風の風量が調整可能なことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の盤構造。
【請求項５】
前記通気口にエアフィルタを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の盤構造。
【請求項６】
前記冷却対象が、電力変換装置のユニットであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の盤構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筺体の内部に配置された発熱体を送風により冷却する盤の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置などの盤内には複数のユニットが配置され、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの発熱部品を搭載した各ユニットを盤天井などに配置されたファンにより強制的に風冷する盤構造が公知となっている。この盤構造を特許文献１〜３に基づき説明する。
【０００３】
（１）特許文献１の盤構造では、図６に示すように、配電盤１の冷却ファン２を回転させると冷却風が吸気孔３から盤内に吸気される。ここで吸気された冷却風は、各風案内部４にガイドされつつヒートシンク５内を通流してトランジスタモジュール７を冷却し、風洞６で合流して排気孔１ａから排出される。
【０００４】
（２）特許文献２の盤構造では、図７に示すように、盤１１内に配置された各ユニット１２〜１５の背面に仕切板１７を垂直方向に設ける。この仕切板１７により盤１１の筺体内を前面側Ｆの空間（第１の空間）と、背面側Ｂの空間（第２の空間）とに区分する。
【０００５】
ここでは前面の吸気孔Ｋｉから第１の空間に取り込まれた冷却風は、開口部Ｋ１〜Ｋ４に向かって流れる。このとき冷却風は、ユニット１２〜１５を通過する際に冷却フィン１９を冷却する。その後、前記冷却風は、開口部Ｋ１〜Ｋ４により第２の空間に流入し、冷却ファン１８から排気される。
【０００６】
（３）特許文献３の盤構造では、図８（ａ）（ｂ）に示すように、盤２１内に配置されたセルユニット２４の背面に仕切板２７を設ける。この仕切板２７により盤２１内を開閉扉２３ａ，２３ｂ側（前面側Ｆ）の空間（第１の空間）と、盤ダクト２２側（背面側Ｂ）の空間（第２の空間）とに区分する。ここでは冷却ファンの作動により開閉扉２３ａ，２３ｂの吸気口23から冷却風が取り込まれ、取り込まれた冷却風はセルユニット２４を冷却し、盤ダクト２２を経由して排気される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２３６１８
【特許文献２】特開２０１６−１９３２４
【特許文献３】特開２０１６−９２３４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３の盤構造は、前述のように盤内の冷却対象７，１２〜１６，２４を送風により冷却しているものの、以下のような問題があった。
【０００９】
（１）特許文献１の盤構造において、吸気孔３から配電盤１内に流入した冷却風はヒートシンク５および風洞６を通過して排気孔１ａから排出されている。
【００１０】
このとき冷却風は、通過する風路の形状・位置などの相違により本質的にトランジスタモジュール７間で風量のバランスがとれず、各トランジスタモジュール７間で温度の高低差が生じてしまう。
【００１１】
そこで、温度が高くなるトランジスタモジュール７について許容温度以内となるような熱設計をすることが必要となるが、それによりヒートシンク５や配電盤１が大型化するおそれがある。
【００１２】
（２）特許文献２，３の盤構造においては、各ユニット１２〜１５，各セルユニット２４を流れる冷却風の温度を上げることが許容されない場合、その構成上発熱体を第１の空間に配置できず、盤１１，２１内の発熱体の配置が制限されるおそれがある。
【００１３】
また、第１の空間と第２の空間とを仕切るためにユニット１２〜１５，セルユニット２４の全体を覆うように仕切板１７，２７を設置する必要があるが、該仕切板１７，２７は盤１１，２１の筺体と隙間なく接続できるものでなければならず、この点で盤１１，２１の組み立て製造の難易度が上がり、盤製作の工数が増加するおそれがある。
【００１４】
（３）特許文献３の盤構造では、図８（ａ）に示すように、開閉扉２３ａ，２３ｂの上下面に沿って複数の吸気口２３が配置されている。この各吸気口２３から取り込まれた冷却風は、以下の経路Ａ，Ｂを通って排気される。
【００１５】
Ａ：上面側の吸気口２３から吸気→セルユニット２４を通過→盤ダクト２２→排気
Ｂ：下面側の吸気口２３から吸気→セルユニット２４を通過→盤ダクト２２→排気
この経路Ａ，Ｂ間によれば、盤上部のセルユニット２４と盤下部のセルユニット２４とでは、各ユニット２４のダクト（排気口）２４ａから盤ダクト２２のダクト排気口２２ａまでの距離に差が生じ、風量のバランスが悪い。
【００１６】
そのため、盤２１内に
ａ）冷却効果が高く、搭載された部品温度が低くなるセルユニット２４
ｂ）冷却効果が低く、搭載された部品温度が高くなるセルユニット２４
が生じるおそれがある。そこで、部品温度が高くなるセルユニット２４に応じて盤２１の熱設計をする必要が生じ、セルユニット２４のヒートシンクおよび盤２１自体が大型化してしまう。
【００１７】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、盤内における冷却対象の上昇を均一化させて小型化を図るとともに、部品点数を減少させて製造工程の低減を図ることを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
（１）本発明は、複数の冷却対象を筺体に収納し、前記筺体の扉に形成された通気口から冷却風を取り込んで前記冷却対象を冷却する盤構造であって、
前記各冷却対象に取り付けられたダクトと、
前記扉と前記ダクト群との間に介装され、かつ前記通気口および各ダクトにそれぞれ連通する複数の通気孔が形成された仕切板と、
前記通気口の周囲と前記複数の通気孔からなる通気孔群の周囲との間をシールする第１のパッキンと、
前記各通気孔の周囲と前記各ダクトの開口端部との間をシールする第２のパッキンと、を備える。
【００１９】
（２）前記第１のパッキンの一態様は、前記仕切板において前記扉との対向面に固着されている。このとき前記通気孔群は、前記第１のパッキン内に配置され、前記扉を閉じたときに前記第１のパッキンが、前記通気口の周囲と前記通気孔群の周囲との間をシールする。
【００２０】
（３）前記第２のパッキンの一態様は、前記仕切板において前記ダクト群との対向面に固着されている。
【００２１】
（４）前記通気孔のいずれかを部分的に塞ぐことで前記冷却風の風量を調整することができ、また前記通気口にエアフィルタを設けることもできる。なお、前記冷却対象の一例としては、電力変換装置のユニットが挙げられる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、盤内における冷却対象の部品温度上昇を均一化させて小型化でき、また盤の部品点数を減少させて製造工程を低減させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る盤の正面図。
【図２】（ａ）は図１の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図。
【図３】同  盤の一部分解斜視図。
【図４】同  扉を取り外した状態の正面図。
【図５】同  盤内のエアフロー図。
【図６】特許文献１の盤構造を示す縦断面図。
【図７】特許文献２の盤構造を示す縦断面図。
【図８】（ａ）は特許文献３のセルユニット未装着時の盤内を示す正面図、（ｂ）は同盤内のエアフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態に係る盤構造を説明する。この盤構造は、簡易な構造にて冷却風を冷却対象の複数ユニットに集中させ、該複数ユニットに流れる冷却風の風量を均一化させている。ここでは前記盤構造を電力変換装置用の盤への適用例に基づき説明する。
【００２５】
≪構成例≫
図１〜図３に基づき前記盤構造を説明する。ここで図１中の盤３１は、略直方体状のボックス型の筺体３２と、筺体３２内に収納された複数のユニット３３（図２参照）と、筺体３２の上部に配置されて筺体３２内の空気を強制的に排出するための送風機３４とを備えている。
【００２６】
この筺体３２の正面側（前面側）には、扉３５がヒンジ３６を介して開閉自在に軸支されている。この扉３５には上下一対の通気口３７，３８が形成され、各通気口３７，３８は略長方形状の開口部として形成され、各通気口３７，３８内にはエアフィルタ３９，４０が収納されて取り付けられている。
【００２７】
また、ユニット３３は、電力変換装置用であって、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの発熱部品が搭載されている。ここでは図２（ａ）（ｂ）に示すように、通気口３７，３８から筺体３２内に取り込まれた冷却風を導入するダクト４１が各ユニット３３に取り付けられている。なお、図２〜図５は通気口３７に応じた盤構造を示しているが、通気口３８についても同様の盤構造に構成されているものとする。
【００２８】
具体的には図３に示すように、扉３５と各ダクト４１との間に略長方形状の仕切板４２が介装され、筺体３２内を扉３５側とダクト４１側とに区切っている。この仕切板４２には四つの通気孔４３が上下方向に等間隔に形成され、図４および図５に示すように各通気孔４３は、複数の長孔を幅方向に配列して構成されている。
【００２９】
この各通気孔４３は、ダクト４１の開口部４１ｂに対向している一方、通気口３７に応じた範囲内に配置され、これにより各通気孔４３は通気口３７およびダクト４１内と連通する。ここでは仕切板４２の表面（扉３５との対向面）にはパッキン４４が接着により固定されている一方、仕切板４２の裏面（ダクト４１との対向面）には４つのパッキン４５が接着により固定されている。
【００３０】
このパッキン４４，４５は、共にフレーム状に形成された無端状のシール部材であって、パッキン４４が通気口３７と相似形（縦長の長方形状）に形成されている一方、パッキン４５がダクト４１の開口端部４１ａと相似形（横長の長方形状）に形成されている。ここではパッキン４４の内寸（幅×高さ）は、通気孔４３群を配置可能な寸法に設定されている。
【００３１】
一方、パッキン４５の内寸（幅×高さ）は、ダクト４１の開口端部（幅×高さ）４１ａの内寸（幅×高さ）および通気孔４３の寸法（幅×高さ）と略同寸法に設定されている。
【００３２】
したがって、仕切板４２の盤への取付時には、パッキン４５をダクト４１の開口端部４１ａに押し付けてねじ止めなどで固定すればよい。これにより各通気孔４３の周囲と各ダクト４１の開口端部４１ａとの間がパッキン４５でシールされる。
【００３３】
この状態のまま扉３５を閉じれば、各通気孔４３が通気口３７およびダクト４１内と連通する。このときパッキン４４が扉３５の裏面に押圧され、通気口３７の周囲と通気孔４３群の周囲との間がパッキン４４でシールされる。
【００３４】
≪盤３１内のエアフロー≫
図５に基づき盤３１内のエアフローを説明する。まず、送風機３４が作動すると、矢印Ｐに示すように、扉３５の正面（前面）から冷却風が通気口３７を通じて筺体３２内に取り込まれる。
【００３５】
ここで取り込まれた冷却風は、パッキン４４内を通って扉３５の内側、即ち扉３５と仕切板４２との間に流入する。ここでは通気口３７の周囲と通気孔４３群の周囲との間がパッキン４４でシールされているため、矢印Ｑに示すように、両者３５，４２間に流入した冷却風が各通気孔４３に向かって流れる。
【００３６】
つぎに各通気孔４３を通過した冷却風は、各通気孔４３の周囲と各ダクト４１の開口端部４１ａとの間がパッキン４５でシールされているため、矢印Ｒに示すように、各パッキン４５内を通って各ダクト４１内に流入する。これにより各ユニット３３が冷却され、以下の効果が得られる。
【００３７】
（１）すなわち、盤３１によれば、扉前面の通気口３７から筺体３２内に流入した冷却風は、盤内の流す必要のない場所に漏らすことなく、すべて各ダクト４１内に供給される。これにより冷却風を各ユニット３３に集中して流すことができ、各ユニット３３を効率よく冷却することができる。
【００３８】
その結果、パッキン４４，４５を裏表に接着した仕切板４２を設けるだけで冷却風の漏れが防止可能となり、特許文献２，３のような大規模な密閉構造が必要なく、この点で部品点数が削減でき、かつ盤製作の工数を低減できる。
【００３９】
（２）パッキン４４の内寸（幅×高さ）内に通気孔４３群とパッキン４５とダクト４１群が配置されるため、冷却対象のユニット３３の大きさに関係なく、必然的に通気口３７の開口面積が大きくなる。この点で盤内への冷却風の流入量を増加させることができる。
【００４０】
このとき特許文献１では、吸気孔３の開口面積が小さいため、該吸気孔３を通過する前記冷却風の風速が高い。その結果、吸気孔３に設置されたエアフィルタの寿命が短くなるおそれがあった。
【００４１】
これに対して盤３１は、前述のように通気口３７の開口面積が大きいため、該通気口３７を通過する冷却風の風速が特許文献１よりも低い。これによりエアフィルタ３９，４０を特許文献１よりも長寿命化することができる。
【００４２】
（３）各ユニット３３に流れる風量が不均一であれば、通気孔４３の個数や形状を調整することで風量を調整することできる。例えば通気孔４３を完全に塞げば通気孔４３群の個数を減らすことができる一方、塞いだ通気孔４３を空ければ通気孔４３群の個数を増やすことができる。
【００４３】
また、通気孔４３内を部分的に塞げば、通気孔４３の開口面積が小さくなるため、該通気孔４３に応じたダクト４１内に供給される冷却風が減少し、この点で対応ユニット３３に流す風量の調整が可能となる。この風量の調整はテープなどで一時的に通気孔４３を塞ぐことでもよい。
【００４４】
（４）このような風量調整は、各ユニット３３にそれぞれ独立した負荷が接続されている場合において、負荷の値が同一でなく各ユニット３３の損失（発熱量）が異なる構成に対しても有効である。
【００４５】
例えば各ユニット３３の負荷量が予め想定されている場合には想定負荷量に応じた通気孔４３数を持つ仕切板４２を用意し、各ユニット３３の負荷量に応じて通気孔４３を部分的に塞げばよい。これにより各ユニット３３に流れる風量を変化させることができ、この点で各ユニット３３内の部品の温度上昇を均等化させることができる。
【００４６】
また、各ユニット３３の負荷量が変化すれば、それに応じて通気孔４３の開口面積の異なる仕切板４２に交換すればよい。このとき仕切板４２を交換せずに通気孔４３をテープなどで完全に塞いで通気孔４３数を減らしてもよく、通気孔４３をテープなどで部分的に塞いで開口面積を小さくしてもよい。
【００４７】
その結果、盤３１によれば、各ユニット３３に流れる風量を通気孔４３の個数や開口面積を変更することで調整可能となる。すなわち、異なる負荷を持つユニット３３の各負荷量が変化した場合に仕切板４２の交換や通気孔４３を閉塞するだけで各ユニット３３に流れる冷却風の風量を調整することができる。
【００４８】
これにより簡単な作業でユニット内の部品（ＩＧＢＴなど）の温度を均等にでき、部品の温度上昇による破壊などを防止することができる。したがって、先行技術のように他のユニット３３よりも温度上昇し易いユニット３３に応じて盤３１の熱設計をする必要がなく、この点でユニット３３のヒートシンクおよび盤全体の小型化が図れる。このときテープなどで一時的に通気孔４３を閉塞してもよいので、前記風量調整を簡易に行うことができる。
【００４９】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。例えば通気孔４３とパッキン４５は、ユニット３３およびダクト４１の個数に応じた個数でよく、図２〜図５の個数には限定されない。
【符号の説明】
【００５０】
３１…盤
３２…筺体
３３…ユニット（冷却対象）
３５…扉
３７…通気口
３９，４０…エアフィルタ
４１…ダクト
４１ａ…ダクトの開口端部
４２…仕切板
４３…通気孔
４４…パッキン（第１のパッキン）
４５…パッキン（第２のパッキン）
【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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