(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用半導体素子を実装しているプリント板と、リアクトルを含むフィルタ回路と、冷却ファンと、二次電池と、前記プリント板に実装した押し釦スイッチとを備えた電力変換装置において、
前記冷却ファンにより生じる冷却用空気流で前記プリント板に実装した電力用半導体素子と前記リアクトルを一括して冷却する空気流通路と、
前記二次電池を設置し、当該二次電池が特定の姿勢、またはこれと９０度異なる姿勢のいずれの場合においても、当該二次電池から漏出する電解液を貯留可能な電解液受皿と、
前記押し釦スイッチを覆い、該押し釦スイッチに対応した加圧部と該加圧部を弾性および可撓性をもって結合する結合脚を有し、該結合脚近傍より合成樹脂を注入して一体モールド成形してなる押し釦カバーを備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記フィルタ回路を構成する複数のリアクトルを、前記冷却用空気流の方向に沿って一直線とならない配置で前記空気流通路内に設置することを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電解液受皿は、底と周囲の壁とでなる箱の２つをＬ字状に組み合わせて構成することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
電力変換装置を構成するプリント板の表面に実装した押し釦スイッチを覆う押し釦カバーの前記押し釦スイッチに対応する場所に開口部を設け、該開口部内に加圧部を位置させ、この加圧部と前記開口部の周辺とを弾性と可撓性を有する結合脚で結合し、これら加圧部と結合脚を前記押し釦カバーと共に合成樹脂で一体にモールド成形された構成の押し釦カバーを備えた電力変換装置において、
前記押し釦カバーを一体にモールド成形する際の合成樹脂の注入口を前記結合脚の近くに設けることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１または４に記載の電力変換装置において、
前記合成樹脂の注入口を前記加圧部に設けることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力変換用の半導体素子とその付属部品または二次電池または押し釦スイッチを備えている電力変換装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータや通信用機器などは、これらに供給される商用電力の電圧や周波数に大きな変動があると誤動作を生じる恐れがある。また商用電源が極めて短い時間であっても停電すると、重要なデータが破壊されて正常動作ができなくなる恐れがある。そこで商用電源のこのような不慮の事故に備えて、停電を二次電池でバックアップできると共に電圧と周波数を一定値に維持できる電力変換装置としての無停電電源装置が多用されている。コンピュータなどの小形化に伴って無停電電源装置も小容量化が進んでおり、これに使用する電力変換用の半導体素子も従来のスタック構造から、制御回路と共にプリント板上に実装されるようになってきている。
【０００３】
図６は従来の小容量無停電電源装置の内部構造を示した構造図であって、図６（ａ）はその正面図であり図６（ｂ）はその右側面図であるが、例えばコンピュータを設置したラックの下側の棚にこの小容量無停電電源装置を置くことが多い。
図６に図示の小容量無停電電源装置の下半分は電池室１であって、ここには商用電源が停電した場合に備えて、二次電池として例えば密閉型の鉛蓄電池２を、この図６では３個設置している。また当該小容量無停電電源装置の上半分は電力変換用の各種機器や回路を収納した電力変換機器室１０である。この電力変換機器室１０には機器取付板１１があって、この機器取付板１１の一方の面にはフィルタ回路を構成するリアクトル１２（図６では３個）を取付け、他方の面にはプリント板１３を取付けている。このプリント板１３には制御回路と共に電力変換用の半導体素子１４が実装されており、この半導体素子１４が動作する際に発生する熱は放熱フィン１５へ伝えられる。冷却ファン１６の運転により図示の矢印方向（図６（ａ）では左から右方向）へ流れる冷却用空気は、放熱フィン１５から熱を奪って当該小容量無停電電源装置の外へ排出している。なお冷却ファン１６が流す冷却用空気はリアクトル１２にも流れて、これから発生する熱も装置の外へ放出している。
【０００４】
電池室１に設置している鉛蓄電池２は一般に密閉型であるから、通常は内部の電解液が漏出する恐れは無い。しかし、なんらかの原因で鉛蓄電池２のケースにクラックが発生して内部の電解液が漏出すると、この電解液は腐食性であるから周囲の機器を腐食するし、周囲の物質との化学反応で危険なガスが発生するなどの不都合を生じることもある。そこで電解液の漏出が周囲に悪影響を与えるのを防ぐために、鉛蓄電池２を電解液受皿３の上に載せた状態で電池室１に収納している。
【０００５】
図７は無停電電源装置の表面に取り付ける押し釦スイッチを保護する押し釦カバーの従来例を示した構造図である。
この無停電電源装置の起動・停止操作や運転時の動作値の設定などのために、当該無停電電源装置には図示はしていないが複数の押し釦スイッチを装置の操作し易い場所に設置するのであるが、これの取付け作業や配線作業を容易にすることや、取付けスペースを低減させるために、押し釦スイッチを表示用のＬＥＤや他の部品と共にプリント板に実装し、このプリント板を装置の表面に取り付けるようにすることが多い。しかしそのままではプリント板とその実装部品が露出して見苦しいし、これらが破損する恐れもある。そこで部品の保護と体裁の向上を兼ねて、押し釦カバー２２で前述のプリント板全体を覆うのであるが、このときこの押し釦カバー２２を介して押し釦スイッチを操作できるようにするために、押し釦カバー２２に、図７では２つの窓２３（斜線の部分）を開口させ、この窓２３の中に加圧部２４を位置させる。この加圧部２４は細い結合脚２５を介して前記窓２３の周辺に結合されるように構成し、これら加圧部２４および結合脚２５は押し釦カバー２２と共に合成樹脂（例えばアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂，略称はＡＢＳ樹脂）により一体にモールド成形されている。なお符号２７はＬＥＤ用表示窓である。
【０００６】
結合脚２５の断面積が大の場合は、加圧部２４を強い力で押しても結合脚２５の撓み量が少ないから、押し釦スイッチの操作が困難になる。よって加圧部２４を指先で軽く押すだけで押し釦スイッチが操作でき、指先を離せば自身の弾性で加圧部２４が元の位置へ戻ることができる程度に、結合脚２５の断面積を減少させなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した図６の従来例でも明らかなように、電力変換機器室１０は機器取付板１１で２つに仕切られているから、冷却ファン１６の運転により生じる冷却用空気も２つに分かれて別々に流れる。よって半導体素子１４とリアクトル１２は別個の空気流で冷却されることになる。それ故、例えばリアクトル１２の発熱量よりも半導体素子１４の発熱量が大であるにもかかわらず、半導体素子１４側に流れる冷却用空気の流量がリアクトル１２側を流れるそれよりも少なければ、半導体素子１４は熱破壊して当該無停電電源装置は運転できなくなる。すなわち冷却ファン１６が発生する冷却空気を、半導体素子１４とリアクトル１２それぞれの発熱量やその許容温度限界に対応して適切に分配できるように、ダンパーなど余分な設備を設け、且つ流量の分配が不適切にならないように手間をかけて調整しなければならない欠点が有る。そこで流量の分配が不適切でも充分な冷却風量が得られるように、冷却ファン１６を大容量にすれば前述の欠点は回避できるが、冷却ファン１６の容量増大のために装置全体が大形化するし、エネルギーの無駄遣いとなる欠点がある。
【０００８】
また、図６に図示の従来の小容量無停電電源装置を棚に置く場合に、この棚の上端までの高さが当該小容量無停電電源装置の高さよりも低ければ、別の場所に設置することになるが、これではコンピュータから遠くなるから不便であるし、コンピュータとの間に敷設する電線が長くなる。そこで当該小容量無停電電源装置を後方または前方へ倒してでも棚に収納してコンピュータの近くに設置する。このとき鉛蓄電池２は従来とは異なった姿勢となる。この姿勢のときに鉛蓄電池２の電解液が漏出した場合は、電解液を電解液受皿３で受け止めることができないから、腐食性の電解液が周囲を侵してしまう欠点を有する。
【０００９】
押し釦カバー２２は、金型にＡＢＳ樹脂を加圧注入することにより一体に成形されるのであるが、このときの樹脂の注入口をなるべく目立たない場所，例えばＡ点に設けると、ここから注入されたＡＢＳ樹脂が細い結合脚２５にまで行き渡る保証は無い。そこで結合脚２５のように極端に断面積が小さい部分が在る場合は、この部分に樹脂の注入口を設けて、樹脂の流れが不充分なために欠陥が生じないようにする。すなわち押し釦カバー２２では結合脚２５に一体成形のための樹脂注入口を設けることで、樹脂の流れの悪さに起因する成形不良が発生するのを回避している。
【００１０】
図８は結合脚に樹脂注入口を設けた場合の一体成形後の状態の従来例を部分的に示した押し釦カバーの部分構造図であって、結合脚２５にある樹脂注入口には必ず余剰樹脂２６が残留する。なぜならば、金型内部に樹脂を完全に行き渡らせるためには必要量よりも多い樹脂を注入しなければならず、この余分な樹脂が余剰樹脂２６となる。それ故、押し釦カバー２２を金型から取り出したときに結合脚２５に付着している余剰樹脂２６は、やすりを使った手作業で取り除くのであるが、注意しないと結合脚２５に傷を付ける恐れがある。前述したように結合脚２５の断面積は小さいから、傷が付くと腰が弱くなったり折れたりして、押し釦スイッチを操作するのに支障を来す恐れがある。
【００１１】
そこでこの発明の目的は、効果的に風冷却を行わせるように電力変換装置収納機器を配置して装置の大形化とエネルギーの無駄遣いを抑制し、電力変換装置が常時と異なる取付け姿勢でも二次電池電解液の漏出が周囲に損害を与えず、且つ合成樹脂製押し釦カバーを一体成形する際の断面積狭小部に欠陥が生じないようにすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、電力用半導体素子を実装しているプリント板と、リアクトルを含むフィルタ回路と、冷却ファンと、二次電池と、前記プリント板に実装した押し釦スイッチとを備えた電力変換装置において、前記冷却ファンにより生じる冷却用空気流で前記プリント板に実装した電力用半導体素子と前記リアクトルを一括して冷却する空気流通路と、前記二次電池を設置し、当該二次電池が特定の姿勢、またはこれと９０度異なる姿勢のいずれの場合においても、当該二次電池から漏出する電解液を貯留可能な電解液受皿と、前記押し釦スイッチを覆い、該押し釦スイッチに対応した加圧部と該加圧部を弾性および可撓性をもって結合する結合脚を有し、該結合脚近傍より合成樹脂を注入して一体モールド成形してなる押し釦カバーを備えるものとする。
【００１３】
また、本発明は、電力変換装置を構成するプリント板の表面に実装した押し釦スイッチを覆う押し釦カバーの前記押し釦スイッチに対応する場所に開口部を設け、該開口部内に加圧部を位置させ、この加圧部と前記開口部の周辺とを弾性と可撓性を有する結合脚で結合し、これら加圧部と結合脚を前記押し釦カバーと共に合成樹脂で一体にモールド成形された構成の押し釦カバーを備えた電力変換装置において、前記押し釦カバーを一体にモールド成形する際の合成樹脂の注入口を前記結合脚の近くに設けるものとする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を表した構造図であって、電力変換装置としての無停電電源装置の右側面の断面を表している。
この図１の第１実施例に図示している電池室１，鉛蓄電池２，電力変換機器室１０，リアクトル１２，プリント板１３，半導体素子１４および放熱フィン１５の名称・用途・機能は、図６（ｂ）で既述の従来例と同じであるから、同じ部分の説明は省略する。
【００１５】
図１の第１実施例では、無停電電源装置の上半分を占めている電力変換機器室１０内部の機器配置は図６（ｂ）に図示の従来例とは異なって、リアクトル１２と半導体素子１４および放熱フィン１５を一括して冷却空気流で冷却できるようにしていることであり、冷却ファン１６で発生する冷却空気流が機器取付板１１で２分割されることはない。
【００１６】
図２は本発明の第２実施例を表した構造図であって、図２（ａ）は電力変換装置としての無停電電源装置の正面図，図２（ｂ）はその右側面図，図２（ｃ）はその平面図をそれぞれが表している。但し図２（ｂ）の右側面図は図１で既述の第１実施例と同じであるから、この部分の説明は省略する。
【００１７】
冷却ファン１６により矢印方向に生じる冷却空気流によりリアクトル１２を冷却するのであるが、この冷却空気流に沿って複数のリアクトル１２が一直線状に配置（図６（ａ）参照）されていると、風下側のリアクトル１２は風上側のリアクトル１２よりも冷却効果が低下する。そこで複数のリアクトル１２を冷却空気流に沿って一直線状にならないように配置（図２（ａ），図２（ｃ）参照）しているので、風下側にも充分な冷却空気が供給される。
【００１８】
図３は本発明の第３実施例を表した構造図であって、２つの電解液受皿をＬ字状に組み合わせた状態を表している。すなわち下側電解液受皿４と横側電解液受皿５がＬ字状に組み合わされており、この中に鉛蓄電池２を収納する。図示の状態で電解液が漏出した場合は、鉛蓄電池２の下側の下側電解液受皿４が電解液を受け止めるが、９０度回転した状態では横側電解液受皿５が鉛蓄電池２の下側になるから、これが電解液の漏出を受け止める。
【００１９】
図３に図示の組合せによる電解液受皿の使用状態は、図１で既述の第１実施例に図示している。すなわち無停電電源装置の下半分の電池室１には、Ｌ字形に組合せた下側電解液受皿４と横側電解液受皿５があり、この中に鉛蓄電池２を収納している。よって当該無停電電源装置が図示の直立状態のときは下側電解液受皿４が電解液の漏出を受け止める。無停電電源装置が直立状態では不都合な場合は左側が下になるように倒すが、このとき鉛蓄電池２の下には横側電解液受皿５があって電解液の漏出を受け止める。なお図１では全体高さを低減するために、鉛蓄電池２は横にして設置している。
【００２０】
図４は本発明の第４実施例を表した構造図であって、押し釦カバーの窓部分を拡大して表している。この第４実施例では、押し釦カバー２２を成形するための樹脂注入口を窓２３の周辺部に設けている。余剰樹脂２６を取り除く際に窓２３の周辺部を傷つけても特に支障は無いし、樹脂注入口が結合脚２５に近いから、押し釦カバー２２を成形する際の不良発生を抑制できる。
【００２１】
図５は本発明の第５実施例を表した構造図であって、押し釦カバーの窓部分を拡大して表している。この第５実施例では、押し釦カバー２２を成形するための樹脂注入口を加圧部２４に設けているから、押し釦カバー２２を成形する際には必ず結合脚２５を樹脂が通過する。よって成形不良が発生する恐れを回避できる。また、余剰樹脂２６を取り除く際に加圧部２４を傷つけることがあっても特に支障は無い。
【００２２】
【発明の効果】
従来の電力変換装置は、装置内の機器取付け板の両面に各種機器を取り付けていた。よって装置内部はこの機器取付け板で二分割されたために冷却用空気流も二つに分流するが、その流量を適正配分するのが困難であった。そこで冷却ファンの容量を必要以上に大きくして機器を冷却していたため、装置全体が大形化しエネルギーを無駄遣いする欠点があった。これに対して本発明では、冷却空気の通路が１つになるように機器を配置することで、冷却ファンの容量を増大させず、且つ流量配分の調整も不要になって、装置の大形化とエネルギーの無駄遣いを抑制できる効果が得られる。
【００２３】
また電力変換装置に収納している二次電池の電解液が漏出すると、首位の機器に損害を与える恐れがあるが、本発明では２つの電解液受皿をＬ字形に組合せてその中に二次電池を収納することにより、据え付けの都合で電力変換装置を正常姿勢とは９０度異なる姿勢で設置した場合でも、Ｌ字形状の電解液受皿が電解液の漏出を受け止めるから、周囲が電解液で汚損・腐食するのを防止できる効果が得られる。
【００２４】
電力変換装置の表面に取り付ける押し釦スイッチは、これを覆う合成樹脂製の押し釦カバーに設けた加圧部を押して操作をする。この加圧部と細い結合脚とは押し釦カバーと共に一体成形されているが、従来は一体成形する際の樹脂注入口を結合脚に設けていたので、この注入口に残留している余剰樹脂を除去する際に、細い結合脚を傷つける恐れがあった。本発明では樹脂注入口を加圧部に設けたことにより、一体成形の際に細い結合脚でも樹脂が確実に行き渡るし、余剰樹脂を除去するときに細い結合脚を傷つける恐れを回避できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表した構造図
【図２】本発明の第２実施例を表した構造図
【図３】本発明の第３実施例を表した構造図
【図４】本発明の第４実施例を表した構造図
【図５】本発明の第５実施例を表した構造図
【図６】従来の小容量無停電電源装置の内部構造を示した構造図
【図７】無停電電源装置の表面に取り付ける押し釦スイッチを保護する押し釦カバーの従来例を示した構造図
【図８】結合脚に樹脂注入口を設けた場合の一体成形後の状態の従来例を部分的に示した押し釦カバーの部分構造図
【符号の説明】
１    電池室
２    二次電池としての鉛蓄電池
３    電解液受皿
４    下側電解液受皿
５    横側電解液受皿
１０    電力変換機器室
１１    機器取付板
１２    リアクトル
１３    プリント板
１４    半導体素子
１５    放熱フィン
１６    冷却ファン
２２    押し釦カバー
２３    窓
２４    加圧部
２５    結合脚
２６    余剰樹脂
２７    ＬＥＤ表示用窓
【図１】
0004344973.tif 000002
【図２】
0004344973.tif 000003
【図３】
0004344973.tif 000004
【図４】
0004344973.tif 000005
【図５】
0004344973.tif 000006
【図６】
0004344973.tif 000007
【図７】
0004344973.tif 000008
【図８】
0004344973.tif 000009