(57)【要約】【課題】放熱板の一部に連結された振動細管型ヒートパイプを外箱において区画されたダクト内で冷却することによって、冷却効率を向上させると共に外部からの異物の流入を防止するようにした、電力電子機器用キャビネットを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態による電力電子機器用キャビネットは、モジュール収容部１１を備える外箱１０と、外箱１０の一側壁に区画されて形成されるダクト１５と、ダクト１５の下部に形成される吸入口１６と、ダクト１５の上部に備えられる循環ファン１７と、モジュール収容部１１に収容される電力電子モジュール２０の一側に結合される放熱板３０と、放熱板３０に取り付けられる振動細管型ヒートパイプ３５とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール収容部を備える外箱と、
前記外箱の一側壁に区画されて形成されるダクトと、
前記ダクトの下部に形成される吸入口と、
前記ダクトの上部に備えられる循環ファンと、
前記モジュール収容部に収容される電力電子モジュールの一側に結合される放熱板と、
前記放熱板に取り付けられる振動細管型ヒートパイプと、
を含むことを特徴とする、電力電子機器用キャビネット。
【請求項２】
前記振動細管型ヒートパイプは、折曲形成されて前記モジュール収容部と前記ダクトとの間の隔壁に形成された取付口を貫通し、
前記振動細管型ヒートパイプの放熱部は、前記ダクト内に置かれ、
前記振動細管型ヒートパイプの吸熱部は、前記放熱板に結合されることを特徴とする、請求項１に記載の電力電子機器用キャビネット。
【請求項３】
前記取付口と前記振動細管型ヒートパイプとの間の空間は、密封処理されることを特徴とする、請求項２に記載の電力電子機器用キャビネット。
【請求項４】
前記モジュール収容部は、前記ダクトによって外気から遮断されて外部の異物が流入しないことを特徴とする、請求項１に記載の電力電子機器用キャビネット。
【請求項５】
前記吸入口には、フィルタが備えられることを特徴とする、請求項１に記載の電力電子機器用キャビネット。
【請求項６】
前記ダクトは、別途製作され、前記外箱に結合するか又は前記外箱から分離できることを特徴とする、請求項１に記載の電力電子機器用キャビネット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力電子機器用キャビネットに関し、特に、放熱板の一部に連結された振動細管型ヒートパイプを外箱において区画されたダクト内で冷却することによって、冷却効率を向上させると共に外部からの異物の流入を防止するようにした、電力電子機器用キャビネットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力電子機器用キャビネットは、その設置場所によって屋外型と屋内型に分けられる。電力電子機器用キャビネットは、内部に複数の部品が設けられ、これらの部品の動作時に多くの熱が発生するため、冷却のための冷却設備を備えなければならない。また、屋外型電力電子機器用キャビネットの場合は、水分、塩分、ほこりなどの異物が内部に流入しやすい状態に置かれているため、異物を効果的に遮断できる構造を備えることが求められる。
【０００３】
先行技術として、特許文献１の「通信機器キャビネット用放熱構造」又は特許文献２の「通信機器が内蔵された筺体の冷却装置」を参照することができる。
【０００４】
図６及び図７は従来の電力電子機器用キャビネットの斜視図及び部分斜視図であり、電力電子機器用キャビネットの一例としてインバータキャビネットを示す。従来の中大型インバータキャビネット１は、内部に複数のインバータモジュール２が設けられている。インバータモジュール２は電力半導体３をはじめとする電子部品から多くの熱が発生するため、その放熱のために、インバータキャビネット１は、電力半導体３の一面には放熱フィンが形成されたヒートシンク４が取り付けられ、キャビネット１の外部にはファン５が設けられた構造となっている。
【０００５】
このようなインバータキャビネット１は、インバータモジュール２に設けられた複数の電力半導体３などから熱が発生すると、ファン５を駆動して冷たい外気を内部に吸入するが、吸入口６に設けられたフィルタで水分、塩分、ほこりなどの異物を除去した状態で吸入することによって、異物が除去された冷たい外気でキャビネット内部を冷却するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００９−００１０６３７号公報
【特許文献２】韓国公開特許第１０−２０１１−０１１００７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このようにファン５をキャビネット１の外部に設けた場合、ファン５の防水が困難であり、異物が付着するため、ファン５の寿命が短縮されたり、故障が発生しやすくなったりして、電力電子機器用キャビネットの放熱効果が減少する。したがって、キャビネット内部の電子部品が損傷しやすく、ファン５の清掃や交換などのメンテナンスコストが高いという問題があった。
【０００８】
また、このような対流方式の冷却構造においては、相対的に著しく冷たい外気がキャビネット内部に直接流入した場合、内蔵された電気、電子部品の周辺温度が急激に下がって結露が発生するなど、内部部品が正常に動作できなくなることがある。さらに、これを防止するためにヒーティング手段を追加した場合は、構造が複雑になり、電力消費が増加するなどの問題があった。
【０００９】
一方、冷たい外気をキャビネット内部に流入させて冷却するため、外気中の湿気や微細粉塵を含む異物がキャビネット内部の電力半導体に直接接触するため、キャビネット内部の電子部品に異物が詰まって作動不良を起こすなどの問題もあった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、放熱板の一部に連結された振動細管型ヒートパイプを外箱において区画されたダクト内で冷却することによって、冷却効率を向上させると共に外部からの異物の流入を防止するようにした、電力電子機器用キャビネット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】
【００１１】
本発明の一実施形態による電力電子機器用キャビネットは、モジュール収容部を備える外箱と、外箱の一側壁に区画されて形成されるダクトと、ダクトの下部に形成される吸入口と、ダクトの上部に備えられる循環ファンと、モジュール収容部に収容される電力電子モジュールの一側に結合される放熱板と、放熱板に取り付けられる振動細管型ヒートパイプとを含む。
【００１２】
ここで、振動細管型ヒートパイプは、折曲形成されてモジュール収容部とダクトとの間の隔壁に形成された取付口を貫通し、振動細管型ヒートパイプの放熱部は、ダクト内に置かれ、振動細管型ヒートパイプの吸熱部は、放熱板に結合されることを特徴とする。
【００１３】
また、取付口と振動細管型ヒートパイプとの間の空間は、密封処理されることを特徴とする。
【００１４】
また、モジュール収容部は、ダクトによって外気から遮断されて外部の異物が流入しないことを特徴とする。
【００１５】
また、吸入口には、フィルタが備えられることを特徴とする。
【００１６】
また、ダクトは、別途製作され、外箱に結合するか又は外箱から分離することができることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一実施形態による電力電子機器用キャビネットにおいては、伝導、対流、及び振動細管型ヒートパイプを用いた相変化冷却方式を兼用して冷却することによって、その冷却効率が向上するという効果がある。
【００１８】
また、外箱に区画されて形成されるダクトに振動細管型ヒートパイプの放熱部が露出する構造によって、モジュール収容部の内部に外気が流入しないため、内部の電子部品がほこりなどの異物と接触しないという効果がある。また、外気が直接電力電子モジュールや放熱板に接触しないことから、温度の急激な変化や結露などが防止されるという効果がある。
【００１９】
さらに、循環ファンが外部に露出しないため、汚染や破損の可能性が低減し、メンテナンスコストが減少する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による電力電子機器用キャビネットの斜視図である。
【図２】図１の電力電子機器用キャビネットの側面図である。
【図３】図１の電力電子機器用キャビネットの部分斜視図である。
【図４】図１の放熱板の斜視図である。
【図５】図１のダクトの斜視図である。
【図６】従来の電力電子機器用キャビネットの斜視図である。
【図７】従来の電力電子機器用キャビネットの部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明するが、これは本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる程度に詳細に説明するためのものであり、これによって本発明の技術的な思想及び範囲が限定されるものではない。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態による電力電子機器用キャビネットの斜視図であり、図２は図１の電力電子機器用キャビネットの側面図であり、図３は図１の電力電子機器用キャビネットの部分斜視図である。図４は図１の放熱板の斜視図であり、図５は図１のダクトの斜視図である。
【００２３】
本発明の一実施形態による電力電子機器用キャビネットは、モジュール収容部１１を備える外箱１０と、外箱１０の一側壁に区画されて形成されるダクト１５と、ダクト１５の下部に形成される吸入口１６と、ダクト１５の上部に備えられる循環ファン１７と、モジュール収容部１１に収容される電力電子モジュール２０の一側に結合される放熱板３０と、放熱板３０に取り付けられる振動細管型ヒートパイプ３５とを含む。
【００２４】
外箱１０は、電力電子機器用キャビネットの本体を構成するものであって、一般に直方体の箱状に形成される。外箱１０の材質は、鉄材や合成樹脂混合物などからなり、内部に収容される部品などの性質やサイズ、重量、強度などに基づいて適宜設計される。
【００２５】
外箱１０の内部は、電力電子モジュール２０が収容されるモジュール収容部１１と、外気を循環させて放熱が起こるようにするダクト１５とからなる。モジュール収容部１１とダクト１５とは、外箱１０の内部に設けられる隔壁によって区画されるようにしてもよい。他の例として、ダクト１５を別途製作し、外箱１０の一側に結合するようにしてもよい。
【００２６】
ダクト１５の下部には吸入口１６が形成される。吸入口１６は、長方形の開口であってもよい。吸入口１６の幅は、外気を吸収できるように適宜設計される。吸入口１６には、外気に含まれる汚染物質やほこりなどの異物を除去できるように、フィルタ（図示せず）を設けてもよい。
【００２７】
ダクト１５の上部には循環ファン１７が設けられる。循環ファン１７は、外部に露出しないように設けられ、循環ファン１７からの風だけが、ダクト１５に設けられたファンホールから外部に放出される。循環ファン１７の数は、容量によって適宜決定される。
【００２８】
ダクト１５では循環ファン１７によって空気が強制対流するため、ダクト１５の下部に位置する吸入口１６から吸入された外部の大気は、ダクト１５を経てダクト１５の上部に位置するファンホールから外部に放出される。
【００２９】
モジュール収容部１１とダクト１５との間の隔壁には、振動細管型ヒートパイプ３５が挿通される取付口１８が複数形成される。
【００３０】
電力電子モジュール２０は、モジュール収容部１１に設けられる。一般に、中大型電力電子機器用キャビネットには、電力電子モジュール２０が複数設けられる。図１に示す一実施形態には、インバータで構成された電力電子モジュール２０が開示されている。電力電子モジュール２０には、ＰＣＢ基板などから構成される発熱素子２１が取り付けられ、発熱素子２１から発生した熱を放出するための放熱板３０が結合される。
【００３１】
放熱板３０は、発熱素子２１の熱を放出するために、発熱素子２１の一側に接して取り付けられる。放熱板３０は、複数の発熱素子２１の熱をまとめて放出するように取り付けられてもよい。放熱板３０は、設置性及び冷却効果の向上のために、板状に形成されてもよい。放熱板３０を電力電子モジュール２０に結合する際には、ら（螺）合などによって結合してもよく、熱集中現象などを防止して冷却効果を最大化するために、別途部品によって結合するのではなく、接着剤によって結合してもよい。
【００３２】
放熱板３０には、振動細管型ヒートパイプ３５が取り付けられる。一般的に知られているように、振動細管型ヒートパイプ３５は、充てんされた物質の相変化によって潜熱を放出する。なお、ヒートパイプは、熱伝導性が非常に優れており、熱伝達効果が非常に大きい。例えば、アルミニウム板材は、熱伝導度が約２２０Ｗ／ｍ・℃であるのに対して、ヒートパイプは、熱伝導度が約１０，０００Ｗ／ｍ・℃であり、放熱特性が約５０倍向上する効果を有する。
【００３３】
振動細管型ヒートパイプ３５は、放熱板３０に結合される吸熱部３６と、吸熱部３６から折曲形成される放熱部３７とからなる。
【００３４】
振動細管型ヒートパイプ３５の吸熱部３６を放熱板３０に結合する際には、振動細管型ヒートパイプ３５の吸熱部３６を放熱板３０の内部に挿入する方式で結合してもよく、接合や融着などの方法で結合してもよい。図４の（ａ）は振動細管型ヒートパイプ３５の吸熱部３６が放熱板３０に挿入される場合を示し、図４の（ｂ）は振動細管型ヒートパイプ３５の吸熱部３６が放熱板３０に接合又は融着される場合を示す。
【００３５】
振動細管型ヒートパイプ３５の吸熱部３６は、モジュール収容部１１とダクト１５との間の隔壁に形成された取付口１８を貫通して、電力電子モジュール２０の内部に貫挿されて発熱素子２１に結合されるのに対して、振動細管型ヒートパイプ３５の放熱部３７は、ダクト１５内に置かれて外気に露出する。
【００３６】
ここで、取付口１８と振動細管型ヒートパイプ３５との間の空間は、密封（シール）処理される。これによって、モジュール収容部１１は、外気から遮断されて密閉空間を形成する。
【００３７】
外箱１０を区画して形成されるか、又は外箱１０とは別に製作されるダクト１５に、振動細管型ヒートパイプ３５の放熱部３７が露出することによって、モジュール収容部１１の内部に外気のほこりなどの異物が流入しないという効果がある。また、外気が直接電力電子モジュール２０又は放熱板３０に接触しないことから、温度の急激な変化又は結露などが防止されるという効果がある。
【００３８】
さらに、循環ファン１７が外部に露出しないため、汚染や破損の可能性が低減し、メンテナンスコストが減少する。
【００３９】
以上、本発明を好ましい実施形態によって説明したが、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく、様々な修正や変形が可能であることを理解するであろう。また、これらの修正や変形が添付の特許請求の範囲に含まれることも自明である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    外箱
１１    モジュール収容部
１５    ダクト
１６    吸入口
１７    循環ファン
１８    取付口
２０    電力電子モジュール
２１    発熱素子
３０    放熱板
３５    振動細管型ヒートパイプ
３６    吸熱部
３７    放熱部
【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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