(57)【要約】      （修正有）【課題】  吸気側のダクトと排気側のダクトを一体化して部品点数と組付工数の削減を図る。【解決手段】  電力変換装置の冷却構造は、複数のプリント基板１ａ…１ｎを収納する筐体２と、筐体２内に外気を導入する冷却ファン３と、導入した外気を上記プリント基板に搭載された後発熱量の半導体素子４のヒートシンク部５に導く吸気側のダクト６と、ヒートシンク部５を冷却した外気を排気口２ａに導く排気側のダクト７と、を備えている。吸気側のダクト６の一端側に吸気口２ｂに連なる第１の開口部６ａを設け、他端側にヒートシンク部５の吸気側に連なる第２の開口部６ｂを設ける。排気側のダクト７の一端側にヒートシンク部５の排気側に連なる第３の開口部７ａを設け、他端側に排気口２ａに連なる第４の開口部７ｂを設ける。吸気側のダクト６と排気側のダクト７を、板状の連結部１１を介して一体的に形成した。【選択図】  図１
2008043047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を収容した筐体と、該筐体内に冷却風を導入する冷却ファンと、該冷却ファンにより筐体に設けた吸気口から筐体内に導入された冷却風を上記半導体素子に導く吸気側のダクトと、上記半導体素子を冷却した冷却風を筐体に設けた排気口に導く排気側のダクトと、を備えた電力変換装置の冷却構造において、
上記吸気側のダクトは、一端側に上記筐体の吸気口に連なる第１の開口部を備え、他端側に上記半導体素子のヒートシンク部の吸気側に連なる第２の開口部を備え、
上記排気側のダクトは、一端側に上記半導体素子のヒートシンク部の排気側に連なる第３の開口部を備え、他端側に上記筐体の排気口に連なる第４の開口部を備え、
上記吸気側のダクトと排気側のダクトは、連結部を介して一体的に形成されていることを特徴とする電力変換装置の冷却構造。
【請求項２】
上記吸気側のダクトと排気側のダクトは、断面略矩形状の扁平な筒型に形成されていて、上記第１の開口部は、上記第２の開口部よりも幅広に形成され、上記第４の開口部は、上記第３の開口部よりも幅広に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の冷却構造。
【請求項３】
上記連結部は、上記吸気側のダクトの一側面と排気側のダクトの一側面を連結した板状に形成されていて、上記吸気側のダクトと排気側のダクトの間に上記半導体素子のヒートシンク部を挿入することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置の冷却構造。
【請求項４】
上記連結部は、上記吸気側のダクトと排気側のダクトの間に上記半導体素子のヒートシンク部を挿入した状態で該ヒートシンク部の側面に重なることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体内に収容されている半導体素子を強制空冷する電力変換装置の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置において半導体素子を冷却するヒートシンク部からの排気は高温になっている。このような高温の排気を電力変換装置の筐体内に排出することは、筐体内温度の上昇に繋がり他の部品に悪影響を与えることになる。
【０００３】
そこで、図５に示すように、筐体１０１内に収容した半導体素子等からなるインバータ部１０２の冷却フィン１０３に送風する冷却ファン１０４を設けると共に、上記筐体１０１の天版１０１ａに形成した排気口１０５と上記冷却フィン１０３の排気側を接続した排気側のダクト１０６と、上記筐体１０１の前面１０１ｂ，後面１０１ｃ，或いは左右の側面１０１ｄ，１０１ｅに形成した吸気口１０７と上記冷却フィン１０３の吸気側を接続した吸気側のダクト１０８と、を備えた電力変換装置が開発されている。
【０００４】
この電力変換装置において、上記冷却ファン１０４によって吸気口１０７から筐体１０１内に吸入された外気は、吸気側のダクト１０８を通って筐体１０１内に導入され、冷却フィン１０３を通過して、半導体素子等のインバータ部１０２を冷却し、排気側のダクト１０６および排気口１０５を通って筐体１０１の外部に排出される。（特許文献１）
【特許文献１】特開２０００−１２５５７１号公報（段落０００２〜段落０００４、段落００１２〜段落００１４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の電力変換装置においては、専用の吸気側のダクト１０８と排気側のダクト１０６を使用することにより半導体素子等のインバータ部１０２を効果的に冷却すると共に、上記半導体素子等のインバータ部１０２からの排熱を筐体１０１内に拡散させることなく、筐体１０１外に排出させることができるという効果が有る反面、次に述べるような問題点があった。
（１）吸気側のダクト１０８と排気側のダクト１０６は、独立別個に形成されているため部品点数が増え、管理コスト等が高くなる。
（２）吸気側のダクト１０８と排気側のダクト１０６を別々に筐体１０１に組み付けなければならず、組立コストが高くなる。
【０００６】
本願発明の目的は、上述のような吸気口から吸入した外気を吸気側のダクトを通して半導体素子等のインバータ部に向けて導入して、該インバータ部を冷却した後、上記外気を排気側のダクトを通して筐体の外部に排出するようにした電力変換装置の冷却構造において、排気側のダクトと吸気側のダクトを一体化することにより、部品点数の削減と組付工数の削減を図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、半導体素子を収容した筐体と、該筐体内に冷却風を導入する冷却ファンと、該冷却ファンにより筐体に設けた吸気口から筐体内に導入された冷却風を上記半導体素子に導く吸気側のダクトと、上記半導体素子を冷却した冷却風を筐体に設けた排気口に導く排気側のダクトと、を備えた電力変換装置の冷却構造において、上記吸気側のダクトの一端側に上記筐体の吸気口に連なる第１の開口部を設け、他端側に上記半導体素子のヒートシンク部の吸気側に連なる第２の開口部を設けると共に、上記排気側のダクトの一端側に上記半導体素子のヒートシンク部の排気側に連なる第３の開口部を設け、他端側に上記筐体の排気口に連なる第４の開口部を設け、上記吸気側のダクトと排気側のダクトを、連結部を介して一体的に形成した。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の電力変換装置の冷却構造において、上記吸気側のダクトと排気側のダクトを、断面略矩形状の扁平な筒型に形成すると共に、上記吸気側のダクトの第１の開口部を、上記第２の開口部よりも幅広に形成し、上記排気側のダクトの第４の開口部を、上記第３の開口部よりも幅広に形成した。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の電力変換装置の冷却構造において、上記連結部を、上記吸気側のダクトの一側面と排気側のダクトの一側面を連結した板状に形成して、上記吸気側のダクトと排気側のダクトの間に上記半導体素子のヒートシンク部を挿入した。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３の電力変換装置の冷却構造において、上記連結部を、上記吸気側のダクトと排気側のダクトの間に上記半導体素子のヒートシンク部を挿入した状態で該ヒートシンク部の側面に重なるようにした。
【発明の効果】
【００１１】
（１）請求項１の発明は、上記吸気側のダクトと排気側のダクトを、連結部を介して一体的に形成したので、従来の吸気側のダクトと排気側のダクトを独立別個に形成していたものに較べて部品点数の削減と組立工数の削減を図ることができる。
（２）請求項２の発明は、上記第１の開口部を、上記第２の開口部よりも幅広に形成したので、上記幅広の第１の開口部から大量の外気を吸い込んで、幅狭の上記第２の開口部から外気を効果的に上記半導体素子のヒートシンク部に吹き付けることができる。そして、上記半導体素子のヒートシンク部を冷却した外気を上記排気側のダクトの幅広の第４の開口部および排気口から拡散させながら外部に排出することができる。
（３）請求項３の発明は、上記連結部において、上記吸気側のダクトと排気側のダクトの間に上記半導体素子のヒートシンク部を挿入することにより、上記半導体素子のヒートシンク部の一端側に上記吸気側のダクトを接続し、上記半導体素子のヒートシンク部の他端側に上記排気側のダクトを接続することができる。
（４）請求項４の発明は、上記連結部を上記ヒートシンク部の側面に重ね合わせることにより、上記連結部で上記ヒートシンク部の側面を塞いで、上記吸気側のダクトから導入した外気が上記排気側のダクトに導入される前にヒートシンク部の外部に漏れ出るのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の電力変換装置の冷却構造の要部のプリント基板を取り外した状態を示す斜視図、図２はプリント基板の拡大斜視図、図３はダクトを取外した状態を示す斜視図、図４は要部のプリント基板を挿入した状態における冷却構造の断面図である。本発明の電力変換装置の冷却構造は、電力変換装置の第１〜第ｎまでの複数のプリント基板１ａ、１ｂ…１ｎを挿脱可能に収容する筐体２と、該筐体２の上部の排気口２ａ近傍に設けられていて、該筐体２内に冷却風を導入する複数の冷却ファン３と、該冷却ファン３により筐体２の下部に設けた吸気口２ｂから筐体２内に導入された外気（以下、冷却風と称する）を上記第１のプリント基板１ａに搭載されている大発熱量のＣＰＵ等の半導体素子４のヒートシンク部５に導いてこれを冷却する吸気側のダクト６と、半導体素子４を冷却した冷却風を上記筐体２の排気口２ａに導く排気側のダクト７と、を備えている。なお、図１において、８は第１のプリント基板１ａに搭載された他の部品、９は第１のプリント基板１ａの一端部に取り付けられた支持部であり、該支持部９の上下端に設けた一対の取っ手１０を利用して第１のプリント基板１ａを筐体２へ挿脱する。
【００１３】
図３に示すように、上記ヒートシンク部５は、ベースプレート５ａに多数の板状のフィン５ｂを列設することにより形成されていて、上記フィン５ｂの隙間δが縦方向になるように上記半導体素子４に取り付けられている。
【００１４】
上記吸気側のダクト６は、一端側（下端側）に上記筐体２の吸気口２ｂに連なる第１の開口部６ａを備え、他端側（上端側）に上記ヒートシンク部５の吸気側の隙間δに連なる第２の開口部６ｂを備えている。
【００１５】
上記排気側のダクト７は、一端側（下端側）に上記ヒートシンク部５の排気側の隙間δに連なる第３の開口部７ａを備え、他端側（上端側）に上記筐体２の排気口２ａに連なる第４の開口部７ｂを備えている。上記吸気側のダクト６と排気側のダクト７は、連結部１１を介して一体的に結合されている。
【００１６】
上記吸気側のダクト６と排気側のダクト７は、横断面略矩形状の扁平な筒型に形成されている。上記第１の開口部６ａは、上記第２の開口部６ｂよりも幅広に形成されている。上記第１の開口部６ａよりも幅狭な第２の開口部６ｂは、上記ヒートシンク部５の吸気側に、ほぼ隙間無く連続する。また、上記第４の開口部７ｂは、上記第３の開口部７ａよりも幅広に形成されている。上記第４の開口部７ｂよりも幅狭な第３の開口部７ａは、上記ヒートシンク部５の排気側に、ほぼ隙間無く連続する。上記開口部６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂの幅は、上記半導体素子５の発熱量に合わせて形成されている。
【００１７】
上記連結部１１は、板状に形成されていて、上記吸気側のダクト６の一側面６ｃと、排気側のダクト７の一側面７ｃを連結している。上記連結部１１で連結されている吸気側のダクト６と排気側のダクト７の間には、上記ヒートシンク部５が挿入、配置される。上記連結部１１は、上記吸気側のダクト６と排気側のダクト７の間に上記ヒートシンク部５を配置した状態で上記多数のフィン５ｂの先端部（ベースプレート５ａと反対側の端部）側に重なって、これら多数のフィン５ｂの先端部側の隙間δを閉塞するようになっている。上記吸気側のダクト６と排気側のダクト７は、第１のプリント基板１ａに固定されている。
【００１８】
次に、上記電力変換装置の冷却構造の作用について説明する。上記冷却ファン３を回転させると、筐体２の下部に設けた吸気口２ｂから外気が吸引される。このとき吸引された外気の一部は、吸気側のダクト６によって上記ヒートシンク部５の吸気側の端部に導かれ、上記フィン５ｂ間の隙間δに導入される。上記フィン５ｂの先端部側の隙間δは、上記板状の連結部１１で塞がれた状態になっているので、ヒートシンク部５内に導入された外気は上記フィン５ｂの先端部側の隙間δから外部に逃げることなく、略全ての外気が上記フィン５ｂ間を通って、ヒートシンク部５を冷却するので半導体素子５が効果的に冷却される。
【００１９】
そして、上記フィン５ｂを冷却した外気は、排気側のダクト７を介して排気口２ａから上記筐体２外に排出される。従って、上記大発熱量の半導体素子４を冷却した高温の排気が上記第１のプリント基板１ａに搭載されている他の部品８や、他のプリント基板１ｂ，１ｃ…等に搭載されている部品に悪影響を及ぼすのを防止するのである。なお、上記実施の形態においては、第１のプリント基板１ａに搭載されている大発熱量の半導体素子４を専用のダクトで効果的に冷却すると共に、上記大発熱量の半導体素子４の排熱が他の部品８等に悪影響を及ぼすのを防止する場合を示したが、他のプリント基板１ｂ，１ｃ…等に大発熱量の半導体素子４が搭載されている場合には、上記第１のプリント基板１ａの場合と同様のダクトを設けて、その大発熱の半導体素子４を冷却する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電力変換装置の冷却構造の斜視図。
【図２】要部の拡大斜視図。
【図３】ダクトを取外した状態の斜視図。
【図４】全てのプリント基板を挿入した状態における冷却構造の断面図。
【図５】従来例の説明図。
【符号の説明】
【００２１】
１ａ〜１ｎ…プリント基板
２…筐体
２ａ…排気口
２ｂ…吸気口
３…冷却ファン
４…大発熱量の半導体素子（ＣＰＵ）
５…ヒートシンク部
５ｂ…板状のフィン
６…吸気側のダクト
６ａ…第１の開口部
６ｂ…第２の開口部
７…排気側のダクト
７ａ…第３の開口部
７ｂ…第４の開口部
８…他の部品
１１…連結部
【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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