(57)【要約】  発熱する部品が内蔵される直方体形状の筐体を有する電子機器冷却装置において、直方体形状の筐体の互いに隣接して直交する二つの面を効率良く冷却する。この電子機器冷却装置を備える電力変換装置（１）は、筐体（２）の互いに隣接して直交する二つの面（７ａ、７ｅ）に対して、チャンバー室（１１）を介して二つの面（７ａ、７ｅ）に送風する送風ファン（３）を設けるとともに、各面（７ａ、７ｅ）の発熱比率に応じた所望の送風量に振り分けるように傾斜した平板状の仕切り部（３０）をチャンバー室（１１）の内部に設けている。
2014147961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱する部品が内蔵される直方体形状の筐体を有する電子機器冷却装置であって、
前記筐体の第一の側壁面に形成された放熱用の側壁フィンと、前記筐体の底面に形成された放熱用の底部フィンと、前記側壁フィンおよび前記底部フィンを外側から覆うカバー部と、前記第一の側壁面と交差する方向を向く前記筐体の第二の側壁面に対向するチャンバー室を画成するとともに該チャンバー室が前記カバー部よりも内方側を囲む空間に連通するように前記第二の側壁面を覆うチャンバー部と、前記チャンバー部の外側面に設けられた冷媒導入口から前記チャンバー室内に向けて冷媒を供給する冷媒供給装置と、前記チャンバー室内に配置されて前記側壁フィンおよび前記底部フィンが形成されている前記筐体の二つの面それぞれに向けて前記冷媒導入口からの冷媒を振り分けるように斜めに仕切る平板状の仕切り部とを有することを特徴とする電子機器冷却装置。
【請求項２】
前記仕切り部は、前記筐体と一体形成された突出部からなり、該突出部は、前記筐体の第二の側壁面を基端部とするとともに前記チャンバー室側に向けて張り出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器冷却装置。
【請求項３】
前記仕切り部は、前記筐体とは別個の部品として設けられ、前記チャンバー室内に着脱可能に装着されるとともに自身の平板状の面の傾斜角度が調整可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器冷却装置。
【請求項４】
前記冷媒が水であり、前記冷媒供給装置がポンプであることを特徴とする請求項１に記載の電子機器冷却装置。
【請求項５】
前記冷媒が空気であり、前記冷媒供給装置が送風ファンであることを特徴とする請求項１に記載の電子機器冷却装置。
【請求項６】
前記送風ファンは、前記筐体の前記第一の側壁面寄りであって前記二つの面相互が共有する一辺がつくる角寄りの位置に装着されており、前記仕切り部は、前記二つの面相互が共有する一辺がつくる角を含む仮想傾斜面に沿って自身の平板状の面が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電子機器冷却装置。
【請求項７】
前記冷媒導入口は、矩形形状に開口されており、該矩形形状の開口は、その一方の対角線の向きが、前記仕切り部の平板状の面の傾斜方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項６に記載の電子機器冷却装置。
【請求項８】
発熱する部品が内蔵される直方体形状の筐体を有する電子機器冷却装置を備え、前記発熱する部品として少なくとも電力変換制御ユニットが前記筐体に内蔵されるとともに、前記筐体に付設された制御コネクタ、入力コネクタおよび出力コネクタを有し、前記制御コネクタに制御信号を入力すると、前記入力コネクタに入力された商用電力が、前記電力変換制御ユニットにより交流から直流に変換されて前記出力コネクタから直流電力として出力される電力変換装置であって、
前記電子機器冷却装置として、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子機器冷却装置を備えていることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱する部品が内蔵される直方体形状の筐体を有する電子機器冷却装置およびこれを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子機器冷却装置としては、例えば特許文献１に記載された電子機器冷却装置が知られている。
この電子機器冷却装置の筐体は、直方体形状の内ケース、中間ケースおよび外ケースを有する三重構造をなしている。発熱する部品は内ケースに内蔵されている。内ケースには、内気ファンが付設されるとともに、内気ファンと対向する側が開口部とされている。また、中間ケースは、内ケースを囲むとともに内ケースと対向する４面を同様に囲繞するコルゲートルーバーフィンを有する。また、外ケースは、中間ケースを囲むとともに中間ケースと対向する４面を同様に囲繞するコルゲートルーバーフィンを有する。さらに、外ケースには、外気ファンが付設されるとともに、外気ファンと対向する側が開口部とされている。これにより、特許文献１に記載された電子機器冷却装置によれば、内気ファンおよび外気ファンの送風により対流を起こすとともに、ケース相互間の４面を囲繞するコルゲートルーバーフィンにより、内ケース内の熱を効率良く放熱できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６５５８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、特許文献１に記載された電子機器冷却装置は、ケース相互間の４面に対して各面をコルゲートルーバーフィンで同様に囲繞しているので、４面それぞれに流れるファンからの送風量を個別調整することができない。そのため、４面のうち送風が流れやすい箇所に送風量が偏ることとなり、内ケース内の熱を効率良く放熱する上で未だ改善の余地が残されている。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、発熱する部品が内蔵される直方体形状の筐体を有する電子機器冷却装置において、直方体形状の筐体の互いに隣接して直交する二つの面を効率良く冷却することができる電子機器冷却装置およびこれを備える電力変換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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電子機器冷却装置は、発熱する部品が内蔵される直方体形状の筐体を有する電子機器冷却装置であって、以下の構成１〜５を少なくとも有することを特徴とする。
（構成１）この電子機器冷却装置は、前記筐体の第一の側壁面に放熱用の側壁フィンが形成されるとともに、前記筐体の底面に放熱用の底部フィンが形成されている。
（構成２）さらに、この電子機器冷却装置は、前記側壁フィンおよび前記底部フィンが外側からカバー部で覆われている。【０００６】
（構成３）さらに、この電子機器冷却装置は、第一の側壁面と交差する方向を向く前記筐体の第二の側壁面を覆うチャンバー部を有する。チャンバー部は、前記第二の側壁面に対向するチャンバー室を画成し、該チャンバー室が前記カバー部よりも内方側を囲む空間に連通している。
（構成４）さらに、この電子機器冷却装置は冷媒供給装置を有する。冷媒供給装置は、前記チャンバー部の外側面に設けられた冷媒導入口から前記チャンバー室内に向けて冷媒を供給する。
（構成５）さらに、この電子機器冷却装置は、前記チャンバー室内に配置される平板状の仕切り部を有する。仕切り部は、前記側壁フィンおよび前記底部フィンが形成されている前記筐体の二つの面それぞれに向けて前記冷媒導入口からの冷媒を振り分けるように斜めに仕切る。【０００７】
本発明の一態様に係る電子機器冷却装置によれば、筐体の底面と第一の側壁面相互は、直方体形状の筐体の互いに隣接して直交する二つの面となっている。そして、この二つの面に対し、チャンバー部は、第一の側壁面と交差する方向を向く筐体の第二の側壁面に対向するチャンバー室を画成している。そして、チャンバー室は、二つの面を外側から覆うカバー部よりも内方側を囲む空間に連通している。さらに、チャンバー部の外側面には冷媒導入口が設けられ、冷媒供給装置は、冷媒導入口からチャンバー室内に向けて冷媒を供給可能とされている。【０００８】
そのため、この電子機器冷却装置によれば、冷媒供給装置によって、チャンバー室を介して二つの面にそれぞれ冷媒を供給することができる。そして、これら二つの面には、放熱用のフィンがそれぞれに形成されるとともに、二つの面の放熱用のフィンがその外側からカバー部で覆われているので、冷媒導入口からの冷媒の流路をフィン周囲に形成しつつ、フィンから効率良く放熱することができる。
また、チャンバー室内には、側壁フィンおよび底部フィンが形成されている筐体の二つの面それぞれに向けて冷媒導入口からの冷媒を振り分けるように斜めに仕切る平板状の仕切り部が配置されているので、互いに隣接して直交する二つの面に対し、各面の発熱比率に応じた所望量に冷媒を振り分けることができる。したがって、この電子機器冷却装置によれば、直方体形状の筐体の互いに隣接して直交する二つの面を効率良く冷却することができる。【０００９】
本発明の一態様に係る電子機器冷却装置において、前記仕切り部は、前記筐体と一体形成された突出部からなり、該突出部は、前記筐体の第二の側壁面を基端部とするとともに前記チャンバー室側に向けて張り出して形成することができる。このような構成であれば、直方体形状の筐体の互いに隣接して直交する二つの面それぞれに向けて冷媒導入口からの冷媒を振り分けるという機能をもつ仕切り部を、筐体と一体形成する上で好適である。【００１０】
また、本発明の一態様に係る電子機器冷却装置において、前記仕切り部は、前記筐体とは別個の部品として設けられ、前記チャンバー室内に着脱可能に装着されるとともに自身の平板状の面の傾斜角度を調整可能に形成することができる。このような構成であれば、直方体形状の筐体の互いに隣接して直交する二つの面それぞれに向けて冷媒導入口からの冷媒を振り分けるという機能を調整可能にする上で好適である。また、このような構成であれば、複数種類の仕切り部を用意できるため、各面の発熱比率等の適宜の条件に応じた所望量に冷媒を振り分ける上で好適である。【００１１】
ここで、本発明の一態様に係る電子機器冷却装置において、前記冷媒を水とし、前記冷媒供給装置にポンプを用いることができる。また、前記冷媒を空気とし、前記冷媒供給装置に送風ファンを用いることができる。
冷媒が空気の場合において、送風ファンが、筐体の第一の側壁面寄りであって二つの面相互が共有する一辺がつくる角寄りの位置に装着されるとともに、仕切り部が、二つの面相互が共有する一辺がつくる角を含む仮想傾斜面に沿って自身の平板状の面が配置されていれば、一つの送風ファンによって、互いに隣接して直交する二つの面に対し、各面の発熱比率に応じた所望の送風量を振り分ける上でより好適である。【００１２】
また、冷媒が空気の場合において、前記冷媒導入口は、矩形形状に開口されており、該矩形形状の開口は、その一方の対角線の向きが、前記仕切り部の平板状の面の傾斜方向に沿って配置されていることは好ましい。このような構成であれば、直方体形状の筐体の互いに隣接して直交する二つの面それぞれに向けて送風ファンからの送風を振り分けて効率良く冷却する上でより一層好適である。【００１３】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力変換装置は、発熱する部品が内蔵される直方体形状の筐体を有する電子機器冷却装置を備え、前記発熱する部品として少なくとも電力変換制御ユニットが前記筐体に内蔵されるとともに、前記筐体に付設された制御コネクタ、入力コネクタおよび出力コネクタを有し、前記制御コネクタに制御信号を入力すると、前記入力コネクタに入力された商用電力が、前記電力変換制御ユニットにより交流から直流に変換されて前記出力コネクタから直流電力として出力される電力変換装置であって、前記電子機器冷却装置として、本発明の一態様に係る電子機器冷却装置を備えていることを特徴とする。【００１４】
本発明の一態様に係る電力変換装置によれば、本発明の一態様に係る電子機器冷却装置を備えているので、互いに隣接して直交する二つの面に対し、各面の発熱比率に応じた所望量に冷媒を振り分けることができる。したがって、この電力変換装置によれば、直方体形状の筐体の互いに隣接して直交する二つの面を効率良く冷却することができる。
【発明の効果】
【００１５】
上述のように、本発明によれば、発熱する部品が内蔵される直方体形状の筐体を有する電子機器冷却装置、およびこれを備える電力変換装置において、直方体形状の筐体の互いに隣接して直交する二つの面を効率良く冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一態様に係る電子機器冷却装置を備える電力変換装置の第一実施形態（冷媒が空気の例）の外観を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線での断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】第一実施形態の電力変換装置の蓋体を取り外して内部を示した平面図である。
【図６】第一実施形態の電力変換装置の制御部品を示す斜視図である。
【図７】内部ファンの駆動で発生するケース内の冷風流れのイメージを示す図である。
【図８】仕切り部の変形例を説明する図（図３を模式的に示す図）である。
【図９】本発明の一態様に係る電子機器冷却装置を備える電力変換装置の第二実施形態（冷媒が水の例）のシステム構成を示す模式的な説明図である。
【図１０】第二実施形態の電力変換装置の蓋体を取り外して内部を示した平面図である。
【図１１】第二実施形態におけるチャンバーを説明する断面図であり、同図は、第一実施形態の図２に対応する図を示している。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ線での断面図である。
【図１３】図１１のＤ−Ｄ線での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一態様に係る電子機器冷却装置を備える電力変換装置の第一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１に示すように、この電力変換装置１は、直方体形状の筐体２を有する。この筐体２には、その長尺方向の一方の側面に、冷媒供給装置としての送風ファン３が外付けされている。また、筐体２の長尺方向の他方の側面には、入力コネクタ４、制御コネクタ５、および出力コネクタ６が並列して設けられている。筐体２内には、後述する電力変換制御ユニットが内蔵されており、制御コネクタ５に制御信号を入力すると、入力コネクタ４に入力された商用電力が、電力変換制御ユニットにより交流から直流に変換されて出力コネクタ６から直流電力として出力されるようになっている。
【００１８】
詳しくは、直方体形状の筐体２は、図２に示すように、ケース７、チャンバー形成壁８、筐体カバー９および蓋体１０を備えて構成されている。ケース７は、有底箱形状であって平面視が長方形をなしており、図５に示すように、長方形状の底部７ａと、この底部７ａの４辺から立ち上がる一対の短辺側壁７ｂ，７ｃ、及び一対の長辺側壁７ｄ，７ｅとを備えている。ケース７は、例えば熱伝導率の高いアルミニウムや、アルミニウム合金をダイカスト成形することで形成されている。チャンバー形成壁８は、ケース７の長尺方向の一方に配置され、ケース７の側壁との間に所定の隙間が設けられている。筐体カバー９は、ケース７及びチャンバー形成壁８の一部を覆うように設けられている。蓋体１０は、ケース７及びチャンバー形成壁８の上部開口部を閉塞して筐体２の内部を密閉するように設けられている。チャンバー形成壁８は、図５に示すように、ケース７の一方の短辺側壁７ｂに当接する当接壁８ａと、一方の短辺側壁７ｂに対向している対向壁８ｂとでチャンバー部を構成している。
【００１９】
ここで、図３に示すように、ケース７の一方の長辺側壁７ｅには、その外側の下端から上部までの領域に、長尺方向に延在する複数の側壁フィン１２が形成されている。これら複数の側壁フィン１２は、長辺側壁７ｅの上下方向に所定間隔をあけて平行に形成されている。図４に示すように、各側壁フィン１２のフィン高さはＨ１に設定され、側壁フィン１２のピッチはＰ１に設定されている。なお、図５で示したように、ケース７の他方の長辺側壁７ｄの外側には、側壁フィンは形成されていない。
また、図３に示すように、ケース７の底部７ａにも、その下面の左端部から右側までの領域に、長尺方向に延在する複数の底部フィン１３が形成されている。これら複数の底部フィン１３は、底部７ａの短尺方向に所定間隔をあけて平行に形成されている。図４に示すように、各底部フィン１３のフィン高さは、側壁フィン１２のフィン高さＨ１よりも大きな値Ｈ２（Ｈ２＞Ｈ１）に設定されている。さらに、底部フィン１３のピッチは、側壁フィン１２のピッチＰ１よりも大きな値Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）に設定されている。
【００２０】
筐体カバー９は、上記側壁フィン１２および底部フィン１３を外側から覆うカバー部となっており、図３及び図５に示すように、ケース７の底部７ａ及びチャンバー形成壁８の下部開口部を覆う長方形板状の底板９ａと、底板９ａの縁部から立ち上がってケース７の一対の長辺側壁７ｄ，７ｅ及びチャンバー形成壁８の側部を覆う一対の側板９ｂ，９ｃとで構成されている。
このように、筐体カバー９で覆われたケース７の底部７ａ及び一方の長辺側壁７ｅの外周に、図３に示すように、複数の側壁フィン１２の間の空間及び複数の底部フィン１３の間の空間が、ケース７の長手方向に延在する複数の流路２７，２８となっている。そして、上記蓋体１０が、ケース７及びチャンバー形成壁８の上部開口部を閉塞するようにケース７及びチャンバー形成壁８に固定されている。これにより、ケース７の一方の短辺側壁７ｂと、チャンバー形成壁８と、筐体カバー９と、蓋体１０とで囲まれた内方側の空間が、チャンバー室１１として画成されている。
【００２１】
このチャンバー室１１に、筐体カバー９とケース７の底部７ａ及び一方の長辺側壁７ｅの外周の間に形成した複数の流路２７，２８の長手方向の一端が連通し、これら流路２７，２８の他端は大気に連通している。チャンバー形成壁８の対向壁８ｂには冷媒導入口として開口部８ｃが形成されている。そして、この開口部８ｃの位置に、送風ファン３の送風口が対向するように送風ファン３が装着されており、この送風ファン３で発生した冷却空気が冷媒としてチャンバー室１１に送り込まれるようになっている。
ここで、上記チャンバー室１１の内部には、平板状の仕切り部３０が設けられている。この仕切り部３０は、筐体２の互いに隣接して直交する二つの面となっているケース７の長辺側壁７ｅと底板９ａ（以下、これら長辺側壁７ｅと底板９ａとを単に「二つの面」とも呼ぶ）それぞれに向けて送風ファン３からの送風を振り分ける仕切り部材である。なお、本実施形態の仕切り部３０は、筐体２を構成するケース７にダイカスト成形によりケース７と一体形成された突出部から構成されている。つまり、この突出部からなる仕切り部３０は、ケース７の短辺側壁７ｂを基端部とするとともにチャンバー１１側に向けて張り出し、送風ファン３からの送風を振り分けるように斜めに形成されている。
【００２２】
ここで、本実施形態の送風ファン３は、筐体２の上記二つの面７ａ、７ｅ相互が共有する一辺がつくる角（図３、４に示す符号Ｋ）寄りの位置に装着されている。さらに、上記仕切り部３０は、上記二つの面７ａ、７ｅ相互が共有する一辺がつくる角Ｋを含む仮想傾斜面（図３に示す符号Ｌｋ）に沿って自身の平板状の面が配置されている。また、本実施形態の上記開口部８ｃは、図３に示すように、上記二つの面７ａ、７ｅに対して各辺が平行な矩形形状（同図の例では略正方形）に開口されており、この矩形形状の開口部８ｃは、その一方の対角線の向きが、上記仕切り部３０の平板状の面の傾斜方向に沿ってほぼ一致するように配置されている。
【００２３】
なお、「角Ｋを含む仮想傾斜面Ｌｋ」とは、開口部８ｃ上の任意の点と角Ｋの点とを通る任意の仮想面を選ぶことができ、この仮想傾斜面Ｌｋの延在方向（図３での紙面に直交する方向）は、上記ケース７の長手方向に延在する複数の流路２７，２８に沿った方向である。例えば図３に示すように、略４５°に傾斜した同図中央の仮想傾斜面Ｌｋを中心とし、これの上下に符号（Ｌｋ）として示す範囲等を、各面７ａ、７ｅの発熱比率に応じた所望の送風量となるように仮想傾斜面Ｌｋを適宜設定することができる。なお、角Ｋの点は、厳密に筐体２の角を意味するものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において角Ｋの近傍を含む。特には、本実施形態のような矩形状の開口部８ｃが形成されている場合であれば、上記二つの面７ａ、７ｅ相互が共有する一辺がつくる角Ｋに最も近い位置にある当該開口部８ｃの角（図４のＫ’）を基準として選ぶことができる。
【００２４】
上記ケース７の内部には、電力変換制御ユニット及び内部ファン１４が収納されている。電力変換制御ユニットは、図５及び図６に示すように、ベース基板１５、入力側ノイズフィルタ部１６、第１リアクトル１７、第２リアクトル１８、電界コンデンサ群１９、トランス２０、出力側ノイズフィルタ部２１、複数の半導体デバイス（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）Ｄ１〜Ｄ１２、第１〜第３回路基板２３〜２５などの制御部品を有して構成されている。
【００２５】
ベース基板１５は、ケース７の底部７ａの平面形状より小さな長方形状をなし、一方の長辺側に切欠き１５ａを形成した部材である。ベース基板１５には、前述した入力コネクタ４、制御コネクタ５及び出力コネクタ６と接続する所定の配線パターン（不図示）が施されている。このベース基板１５は、切欠き部１５ａをケース７の一方の長辺側壁７ｅ側に向けながら、ケース７の底部７ａの上面に形成した支持台２６上にボルト締めで固定されている（図２参照）。
そして、ベース基板１５に、上記の入力側ノイズフィルタ部１６、第１リアクトル１７、第２リアクトル１８、電界コンデンサ群１９、出力側ノイズフィルタ部２１、半導体デバイスＤ１〜Ｄ１２及び第１〜第３回路基板２３〜２５が実装され、ベース基板１５の切欠き部１５ａの内側に配置したトランス２０がケース７の底部７ａに直に接触するように固定されているとともに、ベース基板１５上に内部ファン１４が配置されている。
【００２６】
具体的な制御部品及び内部ファン１４の配置について図５を参照して説明する。
半導体デバイスＤ１〜Ｄ６は、ベース基板１５の一方の短辺に沿って並び方向に所定間隔をあけて実装されている。これら半導体デバイスＤ１〜Ｄ６の位置は、チャンバー室１１を画成しているケース７の一方の短辺側壁７ｂに直に接触するように実装されている。他の半導体デバイスＤ７〜Ｄ１２は、ベース基板１５の一方の長辺に沿って並び方向に所定間隔をあけて実装されている。これら半導体デバイスＤ２〜Ｄ１２の位置は、側壁フィン１２を形成しているケース７の一方の長辺側壁７ｅに直に接触するように実装されている。
【００２７】
また、第３回路基板２５は、ベース基板１５の短尺方向の中央位置において長尺方向に延在して立ち上がって実装されている。第２回路基板２４は、第３回路基板２５に平行に立ち上がりながらケース７の他方の短辺側壁７ｃに寄った位置で長尺方向に延在するようベース基板１５に実装されている。また、入力側ノイズフィルタ部１６、第１リアクトル１７、第２リアクトル１８、電界コンデンサ群１９は、第３回路基板２５とケース７の他方の長辺側壁７ｄとの間に位置するようにベース基板１５に実装されている。また、出力側ノイズフィルタ部２１は、第２回路基板２４とケース７の一方の長辺側壁７ｅの間に位置するようにベース基板１５に実装されている。
【００２８】
そして、内部ファン１４は、トランス２０、第３回路基板２５、ケース７の一方の短辺側壁７ｂ及び一方の長辺側壁７ｅとで囲まれたベース基板１５上に配置されている。内部ファン１４から送風することにより、トランス２０に向かう方向（図５の矢印方向）に冷却空気が送り込まれるようになっている。さらに、第２回路基板２３は、内部ファン１４とケース７の一方の長辺側壁７ｅの間に位置しており、内部ファン１４で発生した冷却空気をトランス２０に案内する風向機能を有してベース基板１５に実装されている。また、内部ファン１４の送風により、筐体２内部の熱気が対流し、制御部品等の熱を、直方体形状の筐体２の各壁面に効率良く伝達可能とされている。
【００２９】
次に、この電力変換装置１の動作およびこれが備える電子機器冷却装置の冷却作用、並びにその作用効果について説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、制御コネクタ５に制御信号を入力すると、入力コネクタ４に入力された商用電力が、ケース７内部に収納した電力変換制御ユニットにより交流から直流に変換され、出力コネクタ６から直流電力として出力される。この際、ケース７内のトランス２０や電力変換制御ユニット等の制御部品が発熱し、特に、半導体デバイスＤ１〜Ｄ１２、トランス２０、第１リアクトル、第２リアクトル、電界コンデンサ群１９の自己発熱が高くなる。
【００３０】
ここで、この電力変換装置１において、電力変換装置１が備える電子機器冷却装置は、チャンバー室１１と送風ファン３を有し、ケース７の底部７ａと長辺側壁７ｅ相互は、直方体形状の筐体２の互いに隣接して直交する二つの面となっており、送風ファン３が駆動すると、外部から取り込んだ空気がチャンバー室１１に冷風となって送り込まれる。チャンバー室１１に送り込まれた冷風は、チャンバー室１１に連通しているケース７の底部７ａ側に形成した複数の流路２８と、一方の長辺側壁７ｅ側に形成した複数の流路２７にそれぞれ入り込み、複数の側壁フィン１２および複数の底部フィン１３に沿って、長手方向の他端側（他方の短辺側壁７ｃ側）に向かって流れて外部に排出されていく。
【００３１】
チャンバー室１１に送風ファン３から冷風が送り込まれると、ケース７の一方の短辺側壁７ｂの外壁に対して冷風が接触する部分の面積が増大するので、一方の短辺側壁７ｂが冷却体となる。また、チャンバー室１１の冷風が底部７ａ側に形成した複数の流路２８を流れると、複数の底部フィン１３に対して冷風が接触する部分の面積が増大するので、底部７ａも冷却体となる。さらに、チャンバー室１１の冷風が一方の長辺側壁７ｅ側に形成した複数の流路２７を流れると、複数の側壁フィン１２に対して冷風が接触する部分の面積が増大するので、一方の長辺側壁７ｅも冷却体となる。
【００３２】
また、ベース基板１５上に配置した内部ファン１４が駆動すると、ベース基板１５の短尺方向の中央位置に立ち上がって実装されている第３回路基板２５及び第２回路基板２４が風向板として機能し、図７の破線の矢印で示すように、トランス２０、出力側ノイズフィルタ部２１、入力側ノイズフィルタ部１６、第１リアクトル、第２リアクトル、電界コンデンサ群１９の順で循環する冷風の流れが発生する。
ここで、上記二つの面７ａ，７ｅに対し、長辺側壁７ｅと交差する方向を向く短辺側壁７ｂに対向してチャンバー室１１が配置されるとともに、チャンバー室１１を画成する対向壁８ｂの外側面には、冷媒導入口となる矩形状の開口部８ｃからチャンバー室１１内に向けて送風をする送風ファン３が装着されているので、図７の矢印Ｒａ、Ｒｂで示すように、一つの送風ファン３によって、チャンバー室１１を介して上記二つの面７ａ，７ｅそれぞれに向けて送風することができる。そして、この電力変換装置１によれば、上記二つの面７ａ，７ｅの放熱用のフィン１２，１３がその外側から筐体カバー９で覆われているので、送風ファン３による送風の流路２７，２８をフィン１２，１３の周囲に形成しつつ、フィン１２，１３から効率良く放熱することができる。
【００３３】
そして、上記半導体デバイスＤ１〜Ｄ６は、チャンバー室１１に流れ込んでいる冷風により冷却体となるケース７の一方の短辺側壁７ｂに直に接触するように実装されているので、半導体デバイスＤ１〜Ｄ６で発生した熱は一方の短辺側壁７ｂに効率良く放熱され、半導体デバイスＤ１〜Ｄ６を確実に冷却することができる。
また、半導体デバイスＤ７〜Ｄ１２は、冷却体となるケース７の一方の長辺側壁７ｅに直に接触するように実装されているので、冷風が図７の矢印Ｒｂで示すように、長辺側壁７ｅの複数の流路２７を流れることで、半導体デバイスＤ７〜Ｄ１２で発生した熱は一方の長辺側壁７ｅに効率良く放熱され、半導体デバイスＤ７〜Ｄ１２を確実に冷却することができる。
【００３４】
さらに、トランス２０は、冷却体となるケース７の底部７ａに直に接触するように固定されているので、図７の矢印Ｒａで示すようにチャンバー室１１を通った冷風が、底部７ａに形成された複数の底部フィン１３による複数の流路２８に流れ、これにより、トランス２０で発生した熱は底部７ａに効率良く放熱されて確実に冷却することができる。
また、第１リアクトル、第２リアクトル及び電界コンデンサ群１９で発生した筐体２内部の熱は、内部ファン１４の駆動により発生するケース７内を循環する冷風により確実に冷却される。なお、ケース７を循環する冷風は、冷却体であるケース７の一方の短辺側壁７ｂ及び一方の長辺側壁７ｅ、並びにケース７の底部７ａに接触して放熱されるので、第１リアクトル、第２リアクトル及び電界コンデンサ群１９の周囲を冷風が循環することで冷却効果を高めることができる。
【００３５】
特に、この電力変換装置１によれば、チャンバー室１１の内部には、上記二つの面７ａ，７ｅそれぞれに向けて送風ファン３からの送風を振り分けるように斜めに仕切る平板状の仕切り部３０が配置されているので、互いに隣接して直交する二つの面７ａ，７ｅに対し、各面７ａ，７ｅの発熱比率に応じた所望の送風量を振り分けることができる。したがって、この電力変換装置１の備える電子機器冷却装置によれば、直方体形状の筐体２の互いに隣接して直交する二つの面７ａ，７ｅを効率良く冷却することができる。
また、送風ファン３が、筐体２の長辺側壁７ｅ寄りであって二つの面７ａ，７ｅ相互が共有する一辺がつくる角Ｋ寄りの位置に装着されるとともに、仕切り部３０が、二つの面７ａ，７ｅ相互が共有する一辺がつくる角Ｋを含む仮想傾斜面Ｌｋに沿って自身の平板状の面が配置されているので、一つの送風ファン３によって、互いに隣接して直交する二つの面７ａ，７ｅに対し、各面７ａ，７ｅの発熱比率に応じた所望の送風量を振り分ける上で好適である。
【００３６】
さらに、チャンバー室１１の冷媒導入口である開口部８ｃは、矩形形状に開口されており、この矩形形状の開口は、その一方の対角線の向きが、仕切り部３０の平板状の面の傾斜方向に沿って配置されているので、例えば開口部８ｃが円形の場合に比べて、直方体形状の筐体２の互いに隣接して直交する二つの面７ａ，７ｅそれぞれに向けて送風ファン３からの送風をより一層好適に振り分けて効率良く冷却することができる。
また、上記仕切り部３０は、筐体２を構成するケース７と一体形成された突出部からなり、この突出部は、短辺側壁７ｂを基端部とするとともにチャンバー室１１側に向けて張り出して形成されているので、直方体形状の筐体２の互いに隣接して直交する二つの面７ａ，７ｅそれぞれに向けて送風ファン３からの送風を振り分けるという機能を、筐体２と一体形成する上で好適である。
【００３７】
なお、本発明に係る電子機器冷却装置およびこれを備える電力変換装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、平板状の仕切り部３０が、筐体２を構成するケース７にダイカスト成形により一体形成された突出部から構成されている例で説明したが、これに限定されるものではない。例えば、仕切り部３０を、ケース７とは別個の部品として設け、チャンバー室１１の内部に着脱可能に装着することができ、また、この場合に、自身の平板状の面の傾斜角度を調整可能に構成することができる。図８にこのような構成の変形例を示す。
【００３８】
同図に示すように、仕切り部３０をケース７とは別個の部品とすれば、互いに隣接して直交する二つの面７ａ、７ｅに対し、各面７ａ、７ｅの発熱比率に応じた所望の送風量を振り分ける上で好適である。なお、別個の部品とした仕切り部３０は、ねじ等によってケース７側の短辺側壁７ｂに締結固定してもよいし、あるいはチャンバー室１１側の内壁面にねじ等によって締結固定してもよい。
ここで、傾斜角度を調整可能に構成していれば、同図に示す例において、長辺側壁７ｅ（側壁フィン１２側）と底板９ａ（底部フィン１３側）相互に向けた送風量を振り分けるに際し、開口部８ｃに対して仕切り部３０を同図の３０Ｂの位置（傾斜角度が４５°よりも大きい長辺側壁７ｅ寄りの位置）に装着すれば、長辺側壁７ｅ（側壁フィン１２側）への送風量よりも底板９ａ（底部フィン１３側）への送風量を多くすることができる。
【００３９】
また、開口部８ｃに対して仕切り部３０を同図の３０Ａの位置（仮想傾斜面Ｌｋの傾斜角度が約４５°となる位置）に装着すれば、長辺側壁７ｅ（側壁フィン１２側）への送風量を底板９ａ（底部フィン１３側）への送風量とほぼ等しくすることができる。また、開口部８ｃに対して仕切り部３０を同図の３０Ｃの位置（傾斜角度が４５°よりも小さい底板９ａ寄りの位置）に装着すれば、長辺側壁７ｅ（側壁フィン１２側）への送風量よりも底板９ａ（底部フィン１３側）への送風量を少なくすることもできる。
【００４０】
特に、同図の３０Ａ〜Ｃに示すように、このような構成であれば、複数種類の仕切り部を用意できる（同図の例では板の長さが異なる（３０Ａ＜３０Ｂ＜３０Ｃ）ため、各面の発熱比率に応じた所望の送風量を適宜の条件に応じて振り分ける上で好適である。なお、仮想傾斜面Ｌｋの傾斜の基準となる角として、この例では、開口部８ｃの上記角Ｋ’を選んだ例である。
また、例えば上記第一実施形態では、冷媒として空気を用い、冷媒供給装置として送風ファンを設けた例で説明したが、本発明は、これに限らず、冷媒として水を用いてもよい。以下、第二実施形態について図９〜１３を参照しつつ説明する。
【００４１】
第二実施形態は、冷媒として水を用い、冷媒供給装置としてポンプを設けた例である。なお、この第二実施形態は、冷媒として水を用いる点に応じた構成以外は、上記第一実施形態と同様であるので、相違点について説明し、上記第一実施形態に対応する箇所には第一実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
第二実施形態の電力変換装置１は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるバッテリーを充電する用途に用いられる。図９に第二実施形態のシステム構成を示すように、本実施形態では、冷却水を循環させるために、熱交換器５０、リザーバタンク６０およびポンプ７０を備えている。電力変換装置１には、冷却水供給口４１と冷却水排出口４２とが筐体２の外部に露出して設けられている。冷却水排出口４２は、排出用配管４３を介して熱交換器５０に接続されている。熱交換器５０は、車両に搭載された空冷ラジエータ等を適用することができる。冷却水供給口４１は、供給用配管４６を介してポンプ７０に接続されている。熱交換器５０とポンプ７０との間には、冷却水を貯留するリザーバタンク６０が設けられ、リザーバタンク６０は、配管４４、４５によって熱交換器５０とポンプ７０にそれぞれ接続されている。
【００４２】
この冷却システムは、リザーバタンク６０に貯留された冷却水がポンプ７０で加圧されると冷却水供給口４１から電力変換装置１に冷却水が供給される。電力変換装置１の内部で昇温した冷却水は、冷却水排出口４２から排出されて熱交換器５０に導入される。そして、昇温した冷却水は、熱交換器５０で冷却風と熱交換して冷却され、再びリザーバタンク６０に貯留されるというサイクルにより、電力変換装置１を冷却するようになっている。
ここで、上記第一実施形態では、冷媒が空気なので、チャンバー室１１は、完全な密閉が不要であるのに対し、第二実施形態の電力変換装置１では、図１０〜図１３に示すように、チャンバー室１１の画成空間、およびチャンバー室１１に連通する側壁フィン１２と底部フィン１３を囲む空間（以下、「冷却室」ともいう）は、周囲が確実に液封され、これにより、チャンバー室１１および「冷却室」からの冷却水の漏れが防止されている。
【００４３】
詳しくは、図１０〜図１３に示すように、本実施形態では、上記筐体カバー９とチャンバー形成壁８に対応する部分が一体形成されている。筐体カバー９とチャンバー形成壁８とは、例えば熱伝導率の高いアルミニウムや、アルミニウム合金をダイカスト成形することで一体形成される。但し、パッキン等により確実に液封されていれば筐体カバー９とチャンバー形成壁８とを別個の部品から構成してもよい。
また、筐体２の上部を覆う蓋体１０は着脱可能であるが、筐体カバー９およびチャンバー形成壁８の上端面と蓋体１０の裏面との間は、相互の接合面間にパッキンが介装されている。本実施形態の例では、筐体カバー９およびチャンバー形成壁８の上端には、フランジ部８ｇ、９ｇが形成されている。そして、そのフランジ部８ｇ、９ｇの上面、および筐体カバー９およびチャンバー形成壁８の上端面に、上部開口を囲繞するように液体パッキン１０ｐを塗布しており、蓋体１０をねじ等でフランジ部８ｇ、９ｇに固定することにより、チャンバー室１１および「冷却室」の上部開口を液封して、蓋体１０の裏面部分から冷却水が漏れること防止している。
【００４４】
特に、上記第一実施形態では、コネクタ４，５，６が設けられた短辺側壁７ｃの側が大気解放状態であった。これに対し、この第二実施形態では、図１２に示すように、コネクタ４，５，６のレイアウトを長辺側壁７ｄ寄りの位置に移動して、第一の側壁面である長辺側壁７ｅ寄りの短辺側壁７ｃに対向する箇所に、略Ｌ字状の第二のチャンバー室１１ｂ（図１２において、壁面９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ａ，９ｂおよび蓋体１０の裏面で画成される空間）を設けており、これにより、短辺側壁７ｃの側も密閉構造とされている。なお、筐体カバー９の側板９ｂとケース７の長辺側壁７ｄとが同一面となる位置で図示しているが、これは模式的図示であり、チャンバー室１１、１１ｂおよび「冷却室」の側に対してケース７の内部に冷却水が漏れることが防止されていれば、側板９ｂと長辺側壁７ｄとの厚み方向の位置や相互の分割位置は適宜設定することができる。
【００４５】
そして、上記冷却水供給口４１は、平板状の仕切り部３０が配置されている側の対向壁８ｂの外側面にチャンバー室１１に連通するように設けられている。また、冷却水排出口４２は、仕切り部３０が配置されている側とは反対側の側板９ｈの外側面に第二のチャンバー室１１ｂに連通するように設けられている。なお、この例では、冷却水供給口４１と冷却水排出口４２とは、ほぼ同軸線上に配置されている。
【００４６】
ここで、図１３に示すように、この第二実施形態においても、仕切り部３０は、冷媒導入口からの冷媒を、筐体２の二つの面７ａ、７ｅそれぞれに向けて振り分けるように斜めに仕切っている。本実施形態の例では、冷却水供給口４１および冷却水排出口４２は、いずれも円筒のパイプ材であるが、仕切り部３０は、冷媒導入口である冷却水供給口４１の円形の開口部８ｃの中心を通る位置を斜めに仕切っている。なお、仕切り部３０の傾斜方向や角度、ないし冷却水供給口４１の仕切りの割合については、上記第一実施形態同様に、各面７ａ，７ｅの発熱比率に応じた所望量となるように、冷却水を振り分けることができる。
【００４７】
この第二実施形態の電力変換装置１によれば、チャンバー室１１の内部に、二つの面７ａ，７ｅそれぞれに向けてポンプ７０からの冷却水を振り分けるように斜めに仕切る平板状の仕切り部３０が配置されているので、図１０，１１，１３の矢印Ｒａ、Ｒｂで示すように、冷却水供給口４１からチャンバー室１１に導入された冷却水を仕切り部３０によって二つの面７ａ，７ｅそれぞれに向けて振り分けることができる。これにより、互いに隣接して直交する二つの面７ａ，７ｅに対し、各面７ａ，７ｅの発熱比率に応じた所望量の冷却水を供給することができる。したがって、直方体形状の筐体２の互いに隣接して直交する二つの面７ａ，７ｅを効率良く冷却することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
上述のように、本発明によれば、発熱する部品が内蔵される直方体形状の筐体を有する電子機器冷却装置、およびこれを備える電力変換装置において、直方体形状の筐体の互いに隣接して直交する二つの面を効率良く冷却することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１    電力変換装置
２    筐体
３    送風ファン（冷媒供給装置）
４    入力コネクタ
５    制御コネクタ
６    出力コネクタ
７    ケース
７ａ    底部（筐体の底面）
７ｂ    短辺側壁（第二の側壁面）
７ｃ    短辺側壁
７ｄ    長辺側壁
７ｅ    長辺側壁（第一の側壁面）
８    チャンバー形成壁（チャンバー部）
８ａ    当接壁
８ｂ    対向壁
８ｃ    開口部（冷媒導入口）
９    筐体カバー（カバー部）
９ａ    底板
９ｂ，９ｃ    側板
１０    蓋体
１１    チャンバー室
１２    側壁フィン
１３    底部フィン
１４    内部ファン
１５    ベース基板
１５ａ    切欠き部
１６    入力側ノイズフィルタ部
１７    第１リアクトル
１８    第２リアクトル
１９    電界コンデンサ群
２０    トランス
２１    出力側ノイズフィルタ部
２３    第１回路基板
２４    第２回路基板
２５    第３回路基板
２６    支持台
２７，２８  流路
３０    仕切り部
４１    冷却水供給口（冷媒導入口）
４２    冷却水排出口
５０    熱交換器
６０    リザーバタンク
７０    ポンプ（冷媒供給装置）
Ｄ１〜Ｄ１２    半導体デバイス
Ｌｋ    仮想傾斜面
【図１】
2014147961.tif 000003
【図２】
2014147961.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014147961.tif 000008
【図７】
2014147961.tif 000009
【図８】
2014147961.tif 000010
【図９】
2014147961.tif 000011
【図１０】
2014147961.tif 000012
【図１１】
2014147961.tif 000013
【図１２】
2014147961.tif 000014
【図１３】
2014147961.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月10日(2015.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
このチャンバー室１１に、筐体カバー９とケース７の底部７ａ及び一方の長辺側壁７ｅの外周の間に形成した複数の流路２７，２８の長手方向の一端が連通し、これら流路２７，２８の他端は大気に連通している。チャンバー形成壁８の対向壁８ｂには冷媒導入口として開口部８ｃが形成されている。そして、この開口部８ｃの位置に、送風ファン３の送風口が対向するように送風ファン３が装着されており、この送風ファン３で発生した冷却空気が冷媒としてチャンバー室１１に送り込まれるようになっている。
ここで、上記チャンバー室１１の内部には、平板状の仕切り部３０が設けられている。この仕切り部３０は、筐体２の互いに隣接して直交する二つの面となっているケース７の長辺側壁７ｅと底板９ａ（以下、これら長辺側壁７ｅと底板９ａとを単に「二つの面」とも呼ぶ）それぞれに向けて送風ファン３からの送風を振り分ける仕切り部材である。なお、本実施形態の仕切り部３０は、筐体２を構成するケース７にダイカスト成形によりケース７と一体形成された突出部から構成されている。つまり、この突出部からなる仕切り部３０は、ケース７の短辺側壁７ｂを基端部とするとともにチャンバー室１１側に向けて張り出し、送風ファン３からの送風を振り分けるように斜めに形成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
そして、内部ファン１４は、トランス２０、第３回路基板２５、ケース７の一方の短辺側壁７ｂ及び一方の長辺側壁７ｅとで囲まれたベース基板１５上に配置されている。内部ファン１４から送風することにより、トランス２０に向かう方向（図５の矢印方向）に冷却空気が送り込まれるようになっている。さらに、第１回路基板２３は、内部ファン１４とケース７の一方の長辺側壁７ｅの間に位置しており、内部ファン１４で発生した冷却空気をトランス２０に案内する風向機能を有してベース基板１５に実装されている。また、内部ファン１４の送風により、筐体２内部の熱気が対流し、制御部品等の熱を、直方体形状の筐体２の各壁面に効率良く伝達可能とされている。
【国際調査報告】
2014147961.tif 000016
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2014147961.tif 000018
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