(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御ボックスの天井部の一部を構成し、波状の断面形状を有する放熱フィンと、
駆動ファンと該駆動ファンの回転時に該駆動ファンから磁気吸引力又はローレンツ力を受けて該駆動ファンに追従して回転する従動ファンとを備えるツインファンであって、前記従動ファンが前記天井部の内側に、前記駆動ファンが前記天井部の外側に配されるツインファンと、
前記天井部を上方から覆い、外気取入口と外気吐出口とを有するカバー部材と、
を備え、
前記駆動ファン及び前記従動ファンは、非磁性絶縁体からなる仕切板を挟んで対向配置されており、該仕切板は、前記天井部のツインファン取付孔を塞いでおり、
前記従動ファンは、前記仕切板の片面に取着される従動側ブラケットと、該従動側ブラケットに従動側保持アームを介して固定される軸受と、該軸受に回転可能に保持されかつ前記仕切板に近接配置される従動側回転体とを備えて構成され、
前記従動側ブラケットは、前記放熱フィン側の側面に開口部を有しており、前記従動側回転体は、回転時に、前記従動側保持アーム側から空気を吸い込み前記従動側ブラケットの前記開口部から吐き出すよう動作し、前記従動側回転体が回転すると、前記放熱フィンの内面付近において波状断面と直交する方向の内気の流れが生じ、
前記駆動ファンは、前記仕切板の他の片面に取着される駆動側ブラケットと、該駆動側ブラケットに駆動側保持アームを介して固定されるモータと、該モータの出力軸に連結されかつ前記仕切板に近接配置され、回転時に前記従動側回転体に磁気吸引力又はローレンツ力を作用する駆動側回転体とを備えて構成され、
前記駆動側ブラケットは、前記放熱フィン側の側面に開口部を有しており、前記駆動側回転体は、回転時に、前記駆動側ブラケットの前記開口部から空気を吸い込み前記駆動側保持アーム側から吐き出すよう動作し、前記駆動側回転体が回転すると、前記外気取入口から前記外気吐出口へ向かう外気の流れが生じ、かつ、該外気の流れは、前記放熱フィンの外面付近において、波状断面と直交する方向の流れとなる
ことを特徴とする制御ボックスの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御ボックスの冷却装置、詳しくは、工作機械等を制御する電気機器を収容してなる制御ボックス内部を効率良く冷却するための安価な制御ボックスの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、制御ボックス内に収容される電気機器は、電源部、操作部、制御部などを構成する。なお、電源部は、例えば、外部からの２００Ｖの交流電圧を１００Ｖの交流電圧に変圧するトランス（Ｔ）や、１００Ｖの交流電圧を２４Ｖの直流電圧に降圧、整流するＡＣ／ＤＣコンバータや、電流路を開閉するブレーカ（ＣＢ）、マグネットスイッチ、リレーなどからなる。
【０００３】
従来の制御ボックスは、大きな容積を有しており、電気機器は比較的小さな密度で収容されていた。このため、従来は、制御ボックス内部における熱対策の必要性は殆どなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近、制御ボックス内の電気機器の占有容積率の大幅な向上の要請があり、この要請に応じて、制御ボックスを小型化するとともに部品、機器を比較的高密度で配置する必要が生じるようになった。そして、電気機器の占有容積率の向上を図ろうとすると、発熱部主に電源部で発生した熱によって制御ボックス内の温度が上昇し、制御部など半導体素子を構成要素としている他の電気機器が熱によって誤作動、動作不良、劣化等するおそれが強くなるため、高価な冷却機を備えることが必要とされていた。
【０００５】
本発明は、上記の点にかんがみなされたものであり、制御ボックス内の温度上昇を抑制することにより、熱による電気機器の不具合の発生を防止することを主な目的としてなされたものである。しかも、安価に構成できるものを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による制御ボックスの冷却装置は、制御ボックスの天井部の一部を構成し、波状の断面形状を有する放熱フィンと、駆動ファンと該駆動ファンの回転時に該駆動ファンから磁気吸引力又はローレンツ力を受けて該駆動ファンに追従して回転する従動ファンとを備えるツインファンであって、前記従動ファンが前記天井部の内側に、前記駆動ファンが前記天井部の外側に配されるツインファンと、前記天井部を上方から覆い、外気取入口と外気吐出口とを有するカバー部材と、を備え、前記駆動ファン及び前記従動ファンは、非磁性絶縁体からなる仕切板を挟んで対向配置されており、該仕切板は、前記天井部のツインファン取付孔を塞いでおり、前記従動ファンは、前記仕切板の片面に取着される従動側ブラケットと、該従動側ブラケットに従動側保持アームを介して固定される軸受と、該軸受に回転可能に保持されかつ前記仕切板に近接配置され、回転時に前記従動側回転体に磁気吸引力又はローレンツ力を作用する従動側回転体とを備えて構成され、前記従動側ブラケットは、前記放熱フィン側の側面に開口部を有しており、前記従動側回転体は、回転時に、前記従動側保持アーム側から空気を吸い込み前記従動側ブラケットの前記開口部から吐き出すよう動作し、前記従動側回転体が回転すると、前記放熱フィンの内面付近において波状断面と直交する方向の内気の流れが生じ、前記駆動ファンは、前記仕切板の他の片面に取着される駆動側ブラケットと、該駆動側ブラケットに駆動側保持アームを介して固定されるモータと、該モータの出力軸に連結されかつ前記仕切板に近接配置される駆動側回転体とを備えて構成され、前記駆動側ブラケットは、前記放熱フィン側の側面に開口部を有しており、前記駆動側回転体は、回転時に、前記駆動側ブラケットの前記開口部から空気を吸い込み前記駆動側保持アーム側から吐き出すよう動作し、前記駆動側回転体が回転すると、前記外気取入口から前記外気吐出口へ向かう外気の流れが生じ、かつ、該外気の流れは、前記放熱フィンの外面付近において、波状断面と直交する方向の流れとなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、一実施形態の冷却装置が組み込まれた制御ボックスの分解斜視図、図２は、その放熱部の分解斜視図、図３は、制御ボックスの要部縦断面図をそれぞれ示す。
【００１０】
(1) 冷却装置の構成
制御ボックスは、ボックス本体１とこのボックス本体１の前面開口部を開閉する扉２とを備え、冷却装置３は、放熱部３１とツインファン３２とカバー部材３３とを備える。
【００１１】
▲１▼放熱部３１
ボックス本体１の天井部１１は四角形状の切欠孔１１ａを有し、この切欠孔１１ａは、切欠孔１１ａよりも一回り大きな放熱部３１としての放熱フィンによって塞がれている。放熱フィン３１は波状の断面形状を有している。なお、本実施形態の放熱フィン３１の断面形状は矩形波であるが、その他に三角波、正弦波等、大きな放熱面積を得ることが可能な形状であればよい。放熱フィン３１は、その周縁部が切欠孔１１ａの周縁部にねじ止め等されて天井部１１に固定される。波状断面と直交する方向における放熱フィン３１の両端の上方突出部３１ａは、蓋部材３１ｂによって塞がれており、放熱フィン３１が天井部１１に固定されたとき、切欠孔１１ａは放熱フィン３１によって完全に塞がれ、外部からボックス本体１内部へ油、粉塵等の異物が侵入するのを防止することができる。
【００１２】
▲２▼ツインファン３２
天井部１１は、切欠孔１１ａの近傍に複数（本実施形態では二つ）のツインファン取付孔１１ｂを有し、各ツインファン取付孔１１ｂにツインファン３２が取り付けられている。
【００１３】
ツインファン３２は、図３に示すように、仕切板５１と駆動ファン５２と従動ファン５３とを備える。
【００１４】
仕切板５１は、ツインファン取付孔１１ｂの形状と略同一形状の合成樹脂材等非磁性絶縁体からなる。
【００１５】
駆動ファン５２は、仕切板５１の片面５１ａに取着される駆動側ブラケット５２ａと、駆動側ブラケット５２ａに駆動側保持アーム５２ｂを介して固定されるモータ５２ｃと、モータ５２ｃの出力軸に連結された駆動側回転体５２ｄとを備えて構成される。
【００１６】
駆動側回転体５２ｄは、例えば図４に示すように、羽根車６１と、この羽根車６１の各羽根６２の一部に設けられた磁性体部又はＡｌ（アルミ）板等の非磁性導電体部６３から構成される。各磁性体部又は各非磁性導電体部６３は、仕切板５１に近接して配置され、かつ、後述する永久磁石部７７等に対し対向して配置される。
【００１７】
駆動側回転体５２ｄは、上記の如き構成のもの以外に、図５に示すように、羽根車６４とこの羽根車６４の回転軸に固着された円板６５とから構成され、円板６５に上記磁性体部又は非磁性導電体部６３に相当する複数の磁性体部又は非磁性導電体部６６を設け、これらの磁性体部又は非磁性導電体部６６を仕切板５１に近接配置させて構成したものであってもよい。
【００１８】
また、円板６５そのものが磁性体又は非磁性導電体からなるものであってもよく、この場合、円板６５を、銅メッキが施されたＡｌ板により構成すると、銅メッキにより導電率が向上する（後述する渦電流が増大する）とともに軽量化が図られる。
【００１９】
さらに、円板６５の他の実施形態を図６に示す。図６に示す円板６５は、母材として非磁性導電材料（例えばオーステナイト系ステンレス）が使用され、かつ、非磁性導電材料に局所的に機械的加工が施されて磁性化（マルテンサイト変態）された磁性体部６７を有する。その他、円板６５は、Ａｌ板等の非磁性導電体に局所的に磁性メッキ例えばＮｉメッキを施して磁性体部が形成されたもの、あるいは、Ａｌ板等の非磁性導電体に磁性メッキ例えばＮｉメッキを全体に施したもの、あるいは、非磁性導電体に部分的に駆動側永久磁石部又は磁性体部を付加したものであってもよい。
【００２０】
駆動側ブラケット５２ａは、放熱フィン３１側の側面に開口部６８を有しており、駆動ファン５２は、回転時に、開口部６８から空気を吸い込み駆動側保持アーム５２ｂ側から吐き出すよう動作する。
【００２１】
一方、従動ファン５３は、仕切板５１の他の片面５１ｂに取着される従動側ブラケット５３ａと、従動側ブラケット５３ａに従動側保持アーム５３ｂを介して固定される軸受５３ｃと、軸受５３ｃに回転可能に保持される従動側回転体５３ｄとを備えて構成される。
【００２２】
従動側回転体５３ｄは、例えば図７に示すように、羽根車７１と、この羽根車７１の各羽根７２の一部に設けられた永久磁石部７３とから構成される。各永久磁石部７３は、仕切板５１に近接して配置される。従動側回転体５３ｄは、上記の如き構成のもの以外に、図８に示すように、羽根車７４とこの羽根車７４の回転軸に固着された円板７５とから構成され、円板７５に上記永久磁石部７３に相当する複数の永久磁石部７６を設け、これらの永久磁石部７６を仕切板５１に近接配置させて構成したものであってもよい。
【００２３】
従動側ブラケット５３ａは、放熱フィン３１側の側面に開口部７７を有しており、従動ファン５３は、回転時に、従動側保持アーム５３ｂ側から空気を吸い込み開口部７７から吐き出すよう動作する。
【００２４】
上記のように構成されたツインファン３２を天井部１１に取り付ける方法の一例としては、リング状の内側取付板８１を天井部１１の内側からツインファン取付孔１１ｂの周縁部にねじ止め又は溶接等により固定し、ツインファン取付孔１１ｂに上方からツインファン３２の従動ファン５３を挿入し、仕切板５１を内側取付板８１で受け止めるようにし、さらに、リング状の外側取付板８２を天井部１１の外側からツインファン取付孔１１ｂの周縁部にねじ止め又は溶接等により固定する。このような操作によって、ツインファン３２は天井部１１に固定され、仕切板５１はツインファン取付孔１１ｂを完全に塞ぎ、外部からボックス本体１内部へ油、粉塵等の異物が侵入するのを防止することができる。
【００２５】
▲３▼カバー部材３３
カバー部材３３は、放熱フィン３１及びツインファン３２が取り付けられた天井部１１の周縁部にねじ止め又は溶接等により取り付けられる。カバー部材３３は、高さが比較的低い六面体からなる箱の下面と放熱フィン３１側に配される側面とを切り欠いたような全体形状をしており、上面のうちツインファン３２の上端付近に位置する部位に切欠孔３３ａが形成されている。ここで、カバー部材３３の側面の切欠部３３ｂは外気取入口を構成し、また、上面の切欠孔３３ａは外気吐出口を構成する。
【００２６】
(2) 冷却装置３の動作
次に、上記のように構成された冷却装置３の動作を説明する。
【００２７】
駆動ファン５２のモータ５２ｃが回転すると、駆動側回転体５２ｄが回転する。
【００２８】
駆動側回転体５２ｄが磁性体部を有するタイプである場合、該磁性体部は従動側回転体５３ｄの永久磁石部７３又は７６の磁界により磁化され、永久磁石部７３又は７６との間に磁気吸引力が作用するようになり、従動側回転体５３ｄは駆動側回転体５２ｄの回転に追従して回転する。
【００２９】
また、駆動側回転体５２ｄが非磁性導電体部を有するタイプである場合、非磁性導電体部において永久磁石部７３又は７６との相対的位置変化により渦電流が発生し、該渦電流に対しローレンツ力が作用し、その反作用が永久磁石部７３又は７６に作用することにより、従動側回転体５３ｄは駆動側回転体５２ｄの回転に追従して回転する。
【００３０】
また、駆動側回転体５２ｄが磁性体部又は駆動側永久磁石部と非磁性導電体部との両者を備えるタイプである場合、磁性体部又は駆動側永久磁石部による磁気吸引力が従動側永久磁石部７３又は７６に作用することにより、及び、非磁性導電体部において従動側永久磁石部７３又は７６との相対的位置変化により渦電流が発生し渦電流に対しローレンツ力が作用し、その反作用が従動側永久磁石部７３又は７６に作用することにより、従動ファン５３が駆動ファン５２の回転に追従して回転する。
【００３１】
このように、駆動ファン５２が回転すると、従動ファン５３も駆動ファン５２の回転に追従して回転する。
【００３２】
従動ファン５３の回転により、ボックス本体１の内部の空気が従動側保持アーム５３ｂ側から吸い込まれて開口部７７から吐き出され、この吐き出された空気は放熱フィン３１の内面に沿って流れる（図３図示矢印ａ参照）。この内気の流れは、放熱フィン３１の波状断面と直交する方向の流れとなる。
【００３３】
一方、駆動ファン５２の回転により、カバー部材３３の内部の空気が開口部６８から吸い込まれ駆動側保持アーム５２ｂ側から吐き出される。このため、カバー部材３３の外気取入口３３ｂから外気吐出口３３ａへ向かう外気の流れ（図３図示矢印ａ参照）が生じる。この外気の流れは、放熱フィン３１の外面付近において、波状断面と直交する方向の流れとなり、このときの流路抵抗は小さく、モータ５２ｃの負荷は小さい。
【００３４】
このように、放熱フィン３１の内面付近には、ボックス内部の比較的高温の内気が流れ、放熱フィン３１の外面付近には、比較的低温の外気が流れる。このため、外気によって放熱フィン３１が冷却され、放熱フィン３１の内面付近の内気は冷却されて下降し、ボックス内部に循環気流が生じる。したがって、ボックス本体１内の内気の温度上昇は抑制される。
【００３５】
なお、駆動ファン５２をボックス本体１の内部に、従動ファン５３をボックス本体１の外部に設けるようにしても上記と同様の作用効果が期待できる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の制御ボックスの冷却装置３は、制御ボックスの天井部１１の一部を構成し、波状の断面形状を有する放熱部３１と、駆動ファン５２と該駆動ファン５２の回転時に該駆動ファン５２から磁気吸引力又はローレンツ力を受けて該駆動ファン５２に追従して回転する従動ファン５３とを備えるツインファン３２であって、いずれか一方のファン例えば５３が前記天井部１１の内側に、他方のファン例えば５２が前記天井部１１の外側に配されるツインファン３２と、前記天井部１１を上方から覆い、外気取入口３３ｂと外気吐出口３３ａとを有するカバー部材３３とを備え、前記天井部１１の内側の前記ファン５３が回転すると、前記放熱部３１の内面付近において波状断面と直交する方向の内気の流れが生じ、かつ、前記天井部１１の外側のファン５２が回転すると、前記外気取入口３３ｂから前記外気吐出口３３ａへ向かう外気の流れが生じ、かつ、該外気の流れは、前記放熱部３１の外面付近において、波状断面と直交する方向の流れとなることを特徴とする。
【００３７】
このため、安価な構成によって制御ボックス内の温度上昇を抑制することができ、熱による電気機器の不具合の発生を防止することができる。
【００３８】
また、前記駆動ファン５２及び前記従動ファン５３は、非磁性絶縁体からなる仕切板５１を挟んで対向配置されており、該仕切板５１は、前記天井部１１のツインファン取付孔１１ｂを塞いでいるため、外部からボックス本体１内への油、粉塵等の侵入を防止することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によると、安価な構成によって制御ボックス内の温度上昇を抑制することができ、熱による電気機器の不具合の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施形態の冷却装置が組み込まれた制御ボックスの分解斜視図である。
【図２】その放熱部の分解斜視図である。
【図３】制御ボックスの要部縦断面図である。
【図４】駆動側回転体の正面図である。
【図５】駆動側回転体の変形例の構成図である。
【図６】駆動側回転体の他の変形例の正面図である。
【図７】従動側回転体の正面図である。
【図８】従動側回転体の変形例の構成図である。
【符号の説明】
３    冷却装置
１１    天井部
１１ａ    ツインファン取付孔
３１    放熱フィン
３２    ツインファン
３３    カバー部材
３３ａ    外気吐出口
３３ｂ    外気取入口
５１    仕切板
５１a、５１b 片面
５２    駆動ファン
５２a 駆動側ブラケット
５２b 駆動側保持アーム
５２c モータ
５２d 駆動側回転体
５３    従動ファン
５３a 従動側ブラケット
５３b 従動側保持アーム
５３c 軸受
５３d 従動側回転体
６８ 開口部
７７ 開口部
【図１】
0004298891.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004298891.tif 000006
【図６】
0004298891.tif 000007
【図７】
0004298891.tif 000008
【図８】
0004298891.tif 000009