(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電子制御部品と第２の電子制御部品、およびヒートシンクとを収納する略直方体状の筐体を備えた制御装置において、
前記筐体は、底板とこの底板に対向する天板と、前記底板および天板とをそれぞれにつなぎ対向する第１の側板および第２の側板と、前記底板、天板、第１、第２の側板をそれぞれにつなぎ一方端側に設けられたファン取付板と、このファン取付板に対向する他端側に設けられた排気口板とで形成されており、
前記底板上に前記第１の電子制御部品が配置されるとともに、この第１の電子制御部品の上部に設けられた第１の仕切板と、この第１の仕切板に接して前記ヒートシンクが前記底板と平行に配置されるとともに、このヒートシンクに前記第２の電子制御部品が取り付けられており、かつ、このヒートシンクの上部に第２の仕切板が設けられており、前記底板と前記第１の仕切板との間で第１の風路が、前記第１の仕切板および第２の仕切板との間で第２の風路が、前記第２の仕切板と前記天板との間で第３の風路が形成されるように、前記第１の仕切板および前記第２の仕切板の前記ファン取付板側には風案内板が設けられており、
前記ファン取付板に取り付けられ前記底板に対して所定の取付け角度に設置されたファンから吹き出された冷却風は、前記風案内板を介して前記第１、第２、第３の風路を通り前記第１の電子制御部品、第２の電子制御部品およびヒートシンクを冷却し、前記排気口板に設けられた複数のルーバを介して前記筐体外に排気されることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記第１の電子制御部品の内、最も発熱の大きな電子制御部品と、前記第２の電子制御部品の内、最も発熱の大きな制御部品とは、互いに離れた個所に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記ヒートシンクは、くし状フィンあるいは複数のピン状フィンのいずれかが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記ファンの前記底板に対する所定の取付け角度は、５°〜６０°の間の任意の角度であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記風案内板は、前記第２の風路に向かうのに従って、該風案内板が形成する風路断面が減少するよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記第１、第３の風路を流れる冷却風は、前記風案内板に設けられた風取込口を介して流れるとともに、この風取込口の開口度を調整可能とする可動シャッタが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記風案内板は、前記ファンに設けられていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記排気口板に設けられた複数のルーバを介する冷却風は、前記第１、第２、第３の風路に対して９０°偏向し、かつ前記底板が設けられている方向と反対側に排気されるとともに、前記複数のルーバは階段状に設けられており、それぞれの上段ルーバの投影部分が下段ルーバに少なくとも重なり合うよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項９】
前記筐体は、前記底板を介して地面に対して鉛直となるよう、該制御装置を用いる設備の取付面に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記ファンから吹き出された冷却風が、アップドラフトとなるよう取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記第１の仕切板および前記第２仕切板が、前記排気口板に設けられた複数のルーバに近接する位置まで伸延するように設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記筐体は、前記底板を介して地面に対して平行となるよう該制御装置を用いる設備に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パッケージエアコン等に装備されるインバータを搭載した制御装置に関するもので、特に制御装置の発熱をファンにより放熱する構成に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワー半導体素子、コンデンサ等の電子制御部品の冷却効率を高めた誘導加熱調理器として、誘導加熱コイルの下部に配置された電子制御部品を配置した電子制御基板を冷却する冷却ファンを有し、発熱の大きい電子制御部品を冷却ファンの冷却風の吹出口から遠い側の前方に向けて斜め方向に配置する技術が示されている（例えば、特許文献１）。
また、パワー半導体素子を搭載したパワーエレクトロニクス機器などのヒートシンク冷却装置として、複数のピンフィンの一端の上流に、このピンフィンの高さ方向に対し略垂直に別の直線フィン（ルーバ）を発熱体の方に向けて配し、これにより空気流入口からの空気はルーバの間に沿って流れ、発熱体の方に向いてピンフィンに斜めに流入し、ピンフィンの下流側で渦を生じながら、発熱体近傍のフィン根元に衝突し、冷却能力を向上させる技術が示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３１１０９２号公報
【特許文献２】特開２００７−２２１１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１に示された技術は、冷却ファンを単にヒートシンクに対して斜め方向に配置した構成であり、この構成では冷却ファン直後急激な開放空間が広がるため圧力損出が大きくなり、流速がそれほど得られず衝突冷却のような効果は得られない。また、仮に流速を上げるなどして衝突冷却のような効果を得ようとしても、発熱の大きなものを冷却ファンより遠くなる部分に配置しているため、衝突冷却がもっとも起こる部分を有効に利用できないといった問題がある。
また特許文献２では、ヒートシンク直前に斜めに空気が供給されるようルーバを配置した構成であるが、ルーバで圧力損出を生じる、あるいは、長期使用すると目詰まりを起こし効率的な放熱を行えなくなるといった問題がある。さらに、筐体の大きさはヒートシンクが大半を占めるが、特許文献２のようにヒートシンクを横方向に設置すると、設置面積を減らすことができなくなる。仮に、特許文献２の筐体を縦方向とすると、ファンが真上となり最近、インバータを搭載した制御装置の用途多様化に伴い、屋内であっても地下室や、高温高湿の建屋内に設置されるケースが増大し、防滴構造を備えた制御装置のニーズに対しては防滴効果が損なわれることになり、適用不可能であるという問題点もある。
【０００５】
この発明は上記のような特許文献１、２に示された技術課題を解消するためになされたものであり、小型で、電子制御部品の発熱を効率よく放熱可能で、かつ防滴効果を備えた制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る制御装置は、第１の電子制御部品と第２の電子制御部品、およびヒートシンクとを収納する略直方体状の筐体を備え、前記筐体は、底板とこの底板に対向する天板と、底板および天板とをそれぞれにつなぎ対向する第１の側板および第２の側板と、底板、天板、第１、第２の側板をそれぞれにつなぎ一方端側に設けられたファン取付板と、このファン取付板に対向する他端側に設けられた排気口板とで形成されており、
底板上に第１の電子制御部品が配置されるとともに、この第１の電子制御部品の上部に設けられた第１の仕切板と、この第１の仕切板に接してヒートシンクが底板と平行に配置されるとともに、このヒートシンクに第２の電子制御部品が取り付けられており、かつ、このヒートシンクの上部に第２の仕切板が設けられており、底板と第１の仕切板との間で第１の風路が、第１の仕切板および第２の仕切板との間で第２の風路が、第２の仕切板と天板との間で第３の風路が形成されるように、第１の仕切板および第２の仕切板のファン取付板側には風案内板が設けられており、
ファン取付板に取り付けられ底板に対して所定の取付け角度に設置されたファンから吹き出された冷却風は、風案内板を介して第１、第２、第３の風路を通り第１の電子制御部品、第２の電子制御部品およびヒートシンクを冷却し、排気口板に設けられた複数のルーバを介して筐体外に排気されるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る制御装置は、上記のような構成を採用しているので、ヒートシンクに対してファンを所定の角度で設置されることにより筐体の小型化が可能となり、またファンの吹き出す冷却風が風案内板によって速度を上昇させ、衝突効果によるヒートシンクの放熱効果を上げるとともに、第１、第２の電子制御部品を並列に効率よく放熱でき、またルーバによって排気するので防滴効果を発揮することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１の制御装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態１の制御装置の筐体構成を説明する概略図である。
【図３】実施の形態１の図１のＡ−Ａ矢視のヒートシンク断面を示す図である。
【図４】実施の形態１によるファン取付板近傍を示す断面図である。
【図５】実施の形態１の排気口板近傍を示す断面図である。
【図６】実施の形態１による水滴落下時のルーバでの状態を示す図である。
【図７】実施の形態１によるルーバが略水平あるいは下向きに設けられた構造を示す図である。
【図８】実施の形態１による排気口板近傍を示す断面図である。
【図９】実施の形態１によるルーバ形状を示す図である。
【図１０】実施の形態２による制御装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による、例えばパッケージエアコンに装備されるインバータを搭載した制御装置１００を示す断面図であり、筐体２０内に後述する電子制御部品類を収納している。この実施の形態１による制御装置１００は、前記パッケージエアコンの取付面３０に地面に対して鉛直に取り付けられている。
略直方体をなす筐体２０を構成する６枚の側板の配置を説明するために、図２に筐体２０を模式化した直方体を示す。図２に示すように筐体２０は、底板２１とこれに対向する天板２２、前記底板２１と天板２２とをつなぐ第１の側板２３と、この第１の側板２３に対向する第２の側板２４、これら底板２１、天板２２、第１の側板２３の下部をつなぐファン取付板２５、および上部をつなぐ排気口板２６を有している。この排気口板２６はお椀を伏せたような形状に形成されている。
図１に示すように筐体２０の内部は、第１の風路５０、第２の風路５１、第３の風路５２を形成するよう後述するファン１の吹き出す冷却風の風案内板５と、第１の仕切板４、第２の仕切板３によって３分割されている。筐体２０内の大部分を占めるヒートシンク２は、制御装置１００の設置面積を少なくするため底板２１と平行に、この図１では縦方向に配置されている。
【００１０】
底板２１上には第１の電子制御部品に相当するフィルタ１０、リアクトル１１が配置されており、これらフィルタ１０、リアクトル１１の上部１０ａ、１１ａには第１の仕切板４が設けられている。この第１の仕切板４と、この仕切板４に接してヒートシンク２が底板２１と平行に設けられている。図１の矢視Ａ−Ａ部分のヒートシンク２の断面図を図３に示す。ヒートシンク２の上部２ｂには第２の仕切板３が設けられており、ヒートシンク２には第２の電子制御部品に相当するパワー素子７、ダイオードブリッジ８、コンデンサ９が取り付けられている。
ヒートシンク２は図３に示すように、くし状フィン２ａを備え、例えばＡｌまたはＡｌ合金製であるが必ずしもこれに限らず、また形状もくし状フィン２ａでなく複数のピンを設けたピン状フィンであってもよい。
ここで第３の風路５２に配置された第２の電子制御部品の内、最も発熱の大きなパワー素子７は、第１の風路５０に配置された第１の電子制御部品の内、最も発熱の大きく熱耐量の大きなリアクトル１１から離れた位置に配置されている。すなわちこの実施の形態１ではパワー素子７は冷却風による冷却効果の最も顕著なヒートシンク２の風案内板５に近接した個所に配置されており、そしてリアクトル１１は、ヒートシンク２による冷却を行わず、第１の風路５０の最後尾に配置しているので、ヒートシンク２の小型化が可能となる。
なお、図１に示す筐体２０内の配置は、底板２１上に第１の電子制御部品、ヒートシンク２、第２の電子制御部品の順としたが必ずしもこれに限らず、第１と第２の電子制御部品の配置を入れ替えてもよい。
【００１１】
次に筐体２０の下部に設けられたファン１とファン取付板２５の構成について述べる。図１および図４に示すようにファン１は筐体２０の底板２１に対して所定のファン取付角度θを有してファン取付板２５に設置されている。このファン取付角度θは、筐体２０の体格他の要因により５°〜６０°の内の任意の角度とする。ファン取付板２５には筐体２０の内部方向に伸延する風案内板５が設けられており、その先端部分は前述した第１の仕切板４、第２の仕切板３に接することにより、第２の風路５１を形成している。また風案内板５は第２の風路５１に向かうに従ってこの風案内板５が形成する風路断面が減少するようにファン取付板２５に設けられている。さらに風案内板５には、図４に示すようにファン１から吹き出された冷却風が前述した第１の風路５０、第３の風路５２に分流するよう風取込口５ａがそれぞれ設けられているとともに、この風取込口５ａには可動シャッタ５ｂがそれぞれ設けられており、この可動シャッタ５ｂを操作することにより、分流する冷却風量を調整することができる。尚、上記第１の風路５０、第２の風路５１、第３の風路５２に流れる冷却風の比率は、１〜３対１０対１〜３の割合が望ましい。
【００１２】
また、風案内板５の第１の風路５０、第３の風路５２側にそれぞれ方向変換板１３が設けられており、これにより風取込口５ａを介して流れ込んだ冷却風の向きをファン１側に変換する。これは何らかの原因によってファン１が水滴を巻き込んだ場合、第１の風路５０、第３の風路５２に混入して第１の電子制御部品や第２の電子制御部品に損傷を与えることを防ぐもので、上記方向変換板１３にて水滴を衝突させて下部に落とす、あるいは下部に衝突させることで水滴が直接第１の電子制御部品、第２の電子制御部品に到達しにくくするものである。尚、上記風案内板５はファン取付板２５に設けた例を示したが、同様の構造の風案内板５をファン１の筐体に設け、この風案内板付きファンをファン取付板２５に設置するようにしてもよい。
【００１３】
次に筐体２０の上部の排気口板２６に設けられたルーバ６について説明する。
図５（ａ）は、筐体２０内の放熱のための排気口板２６に設けられた複数のルーバ６を示す断面図である。図５（ａ）に示すように、筐体２０内部の第１の風路５０、第２の風路５１、第３の風路５２と３分流された冷却風は、排気口板２６の手前で合流し、排気口板２６に設けられた複数のルーバ６を介して筐体２０外に勢いよく排気される。複数のルーバ６は階段状に設けられており、図５（ｂ）に示すようにそれぞれの上段のルーバ６の投影部分Ｔが下段のルーバ６に少なくとも重なり合うように形成されている。この実施の形態１では図５（ａ）に示すように排気口板２６の傾斜面に複数のルーバ６を設ける例を示しているが、必ずしも傾斜面でなく、前述した上段のルーバ６の投影部分Ｔが下段のルーバ６に重なるように排気口板２６に設けられておればよい。またこの実施の形態１では複数のルーバ６を介する冷却風は前記した筐体２０内の第１の風路５０、第２の風路５１、第３の風路５２に対して９０°偏向し、かつ底板２１の反対方向に向かうよう排気されるが、これに限定されず、図１に示した取付面３０に干渉しない方向であればよい。
【００１４】
図１に示すような地面に対して鉛直に取り付けられた制御装置１００に、水滴が落下したときのルーバ６での状態を図６に示す。図６から判るようにルーバ６の上方から略垂直の水滴落下があったとしても、筐体２０内に直接直下に落下せず、ルーバ６に一旦保持された水滴Ｗは排気の勢いによって排出、または排気熱によって蒸発するため、筐体２０内に浸入することはない。また、図７（ａ）や図７（ｂ）に示すように、複数のルーバ６のルーバ開口部長Ｌ０内の範囲にヒートシンク２が配置されるようにすれば、たとえ筐体２０内に落下した水滴が浸入したとしても、水滴はヒートシンク２部のみであり、第１の電子制御部品や第２の電子回路部品に悪影響を及ぼすことが防止できる。
また図８に示すように、第１の仕切板４、第２の仕切板３を排気口板２６のルーバ６近傍まで伸延させた構成を採用すると、単に冷却風の分流のためだけでなく、更なる防滴効果を併用して持たせることが可能となる。
またルーバ６は、図７（ａ）に示すように水平である必要はなく、図７（ｂ）に示すように下向き斜めであってもよい。さらにルーバ６は排気口板２６に対して１面に設けられることなく、図９に示すようにお椀を伏せた形状を有する排気口板２６の３側面に設けてもよい。
【００１５】
このような構成の制御装置１００を取付面３０に鉛直に取り付けて運転を行うと、ファン１より吹き出された冷却風（アップドラフト風）は、風案内板５によって流速を上げて第２の風路５１に設けられたヒートシンク２に衝突する。この冷却風の衝突冷却効果によってパワー素子７が取り付けられたヒートシンク２を効率よく冷却し、さらに、ダイオードブリッジ８の発熱を引き続き放熱する。尚、ファン１から吹き出される冷却風量はヒートシンク２を冷却するのに十分足り得る量であり、風案内板５に設けた風取込口５ａを経由し第１の風路５０、第３の風路５２にも分流される。第１の風路５０では第１の電子制御部品に相当するフィルタ１０やリアクトル１１の表面の放熱を行う。第３の風路５２では第２の電子制御部品に相当するパワー素子７やダイオードブリッジ８の表面側や、コンデンサ９等の放熱を行う。このように第３の風路５２に配置されたパワー素子７やダイオードブリッジ８はその表裏から放熱が行われることになるから、ヒートシンク２のみの放熱よりも効率よい放熱が行われ、これにより筐体２０を小型化することができる。また十分な冷却を行えるので、第１、第２の電子制御部品類が安定した性能を発揮可能となるとともに、部品の長寿命化が達成でき、結果として小型で安定した運転で長寿命の制御装置１００が得られるという効果がある。
【００１６】
実施の形態２．
この実施の形態２は、実施の形態１で示した制御装置１００を図１０に示すように、取付面３０に鉛直に取り付け、制御装置１００全体を筐体カバー１４で覆ったものである。この筐体カバー１４の取り付けにより、防滴だけでなく制御装置１００の下部からの冷却風吸入のクリアランスを十分確保できるという効果がある。
【００１７】
実施の形態３．
上記実施の形態１では制御装置１００を取付面３０に対して鉛直に設置する構成を示したが、実施の形態１に示す構成の制御装置１００を地面に対して平行となるような設備品に、底板２１を介して取り付けてもよい。ただしこの場合、この制御装置１００を設置する環境が、空調されていることや、結露等による水滴の落下が少ない環境とすることが望ましい。
【００１８】
尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１  ファン、２  ヒートシンク、２ａ  くし状フィン、３  第２の仕切板、
４  第１の仕切板、５  風案内板、５ａ  風取込口、５ｂ  可動シャッタ、６  ルーバ、
２０  筐体、２１  底板、２２  天板、２５  ファン取付板、２６  排気口板、
５０  第１の風路、５１  第２の風路、５２  第３の風路、１００  制御装置。
【図１】
0005661055.tif 000002
【図２】
0005661055.tif 000003
【図３】
0005661055.tif 000004
【図４】
0005661055.tif 000005
【図５】
0005661055.tif 000006
【図６】
0005661055.tif 000007
【図７】
0005661055.tif 000008
【図８】
0005661055.tif 000009
【図９】
0005661055.tif 000010
【図１０】
0005661055.tif 000011