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JPH0795771A - 電源装置の冷却構造 - Google Patents

電源装置の冷却構造

Info

Publication number
JPH0795771A
JPH0795771A JP5257628A JP25762893A JPH0795771A JP H0795771 A JPH0795771 A JP H0795771A JP 5257628 A JP5257628 A JP 5257628A JP 25762893 A JP25762893 A JP 25762893A JP H0795771 A JPH0795771 A JP H0795771A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling fan
case
cooling
case body
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5257628A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Katooka
正男 加藤岡
Yoshimasa Kawashima
良正 川島
Makoto Sakurada
誠 桜田
Atsushi Makitani
敦 牧谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sansha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP5257628A priority Critical patent/JPH0795771A/ja
Priority to US08/257,707 priority patent/US5424915A/en
Publication of JPH0795771A publication Critical patent/JPH0795771A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20909—Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源装置において、強制冷却を必要とする電
力用半導体装置を冷却する冷却ファンの冷却作用によ
り、低温使用品も冷却する。 【構成】 ケース本体１内に、その内部を上部仕切室１
３と下部仕切室１２とに区分する仕切板３を設ける。ま
た、ケース１の前面１ａにパネル２を設け、空間１４を
形成し、更にケース本体１の前面１ａに上部通気孔１１
と下部通気孔１０とを設け、後面１ｂに排気孔９と吸気
孔８とを設け、空気流通路２０を形成する。上部仕切室
１３内には、下面に通気溝を有する冷却フィン５を後面
１ｂに設けられた排気孔９に当接させて設け、その冷却
フィン５の上面に電源回路の一部を構成する電力用半導
体装置４を載設する。また、冷却フィン５に隣接して、
冷却ファン６を、吸気孔８から排気孔９に空気を流通さ
せる状態で設ける。また、下部仕切室１２には、電源回
路の一部を構成する低温使用品７を内設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、強制的な冷却を必要
とする電力用半導体装置を有する、電源装置の冷却構造
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、無停電電源装置、通信用電源装
置、放電灯点灯用電源装置等に見られる、ジュール発熱
の多い電力用半導体装置を使用したインバータ回路を有
する電源装置では、そのインバータ回路の多重化やスイ
ッチング周波数の高周波数化が進んでおり、そのため電
源装置を構成する部品点数も増加している。一方、電源
装置の用途範囲も従来の据置型から可搬型としての需要
が増加しており、そのため電源装置自体の小型化や軽量
化が要求されている。従って、電源装置を構成する部品
の実装密度が高密度化しており、それに伴い、電源装置
の発熱量が増加傾向にあり、そのため、電源装置の冷却
性能の向上が重要視されてきている。
【０００３】図５に、電力用半導体装置を使用したイン
バータ回路を有する電源装置の一例を示す。同図におい
て、この電源装置は、直方体のケース本体１内に、電力
用半導体装置４と、冷却フィン５と、冷却ファン６と、
電池・コンデンサ・プリント配線板等の低温使用品７
と、その他の電気部品（図示せず）とを有している。ま
た、平板状の仕切板３をケース本体１の底面に平行して
設けることにより、このケース本体１の内部は上部仕切
室１３と下部仕切室１２に区分されている。なお、図５
における、ケース本体１の左側の側面を前面１ａ、右側
の側面を後面１ｂとする。
【０００４】この上部仕切室１３において、冷却フィン
５が仕切板３上に載設されており、更に、この冷却フィ
ン５の上面には電力用半導体装置４が載設されている。
また、ケース本体１の前面１ａの上部仕切室１３側に吸
気孔８が穿設され、そして、ケース本体１の後面１ｂの
上部仕切室１３側に排気孔９が穿設されており、更に、
冷却ファン６が、ケース本体１の外部に送風する向き
で、排気孔９を覆うようにケース本体１の後面１ｂに設
けられている。一方、下部仕切室１２には、低温使用品
７がケース本体１の底面上に設けられている。
【０００５】上記の電源装置の冷却構造では、冷却ファ
ン６を駆動することにより、ケース本体１の外部の空気
が吸気孔８を通って上部仕切室１３に吸入され、上部仕
切室１３に内設された電力用半導体装置４を含む電気部
品の表面、および冷却フィン５の下部を通過して、冷却
ファン６を介して排出孔９からケース本体１の外部へ排
出されるという空気流通路２０を形成するため、上部仕
切室１３に内設された電力用半導体装置４やその他の電
気部品の発熱による上部仕切室の温度の上昇を防ぐこと
ができる。なお、冷却ファン６は、ケース本体１の内部
に送風する向きで、吸入孔８を覆うようにケース本体１
の前面１ａに設けても、作用は上記と同様である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一方、下部仕切室１２
に内設されている、電池・コンデンサ・プリント配線板
等の低温使用品７は、一般的に、その使用環境温度が室
温付近の温度（約０℃〜５０℃程度）に限定されてい
る。しかし、その低温使用品７も多少なりとも発熱して
いるとともに、上部仕切室１３に内設されている電力用
半導体装置４やその他の電気部品から発生する熱が、仕
切板３を介して下部仕切室１２へ伝導するために、それ
によって、下部仕切室１２には、熱が籠もり、下部仕切
室１２内の温度も上昇する。この温度上昇の程度が大で
あると、低温使用品７の使用環境温度の条件を越えてし
まうことがあり、そのために、低温使用品７の寿命が短
くなったり、あるいは低温使用品７自体が破壊する恐れ
もある。
【０００７】上記の問題を解決するために、下部仕切室
１２にも吸気孔（図示せず）および排気孔（図示せず）
を、例えばケース本体１の側面部に設けることも考えら
れるが、自然対流による冷却方法では十分に冷却しきれ
ないという問題がある。また、下部仕切室１２の冷却効
果を向上させるために、上記の上部仕切室１３の場合と
同様に、下部仕切室１２専用としての冷却ファン（図示
せず）を上記の吸気孔または排気孔に設けることも考え
られるが、冷却ファンという部品を新たに設けることに
より、電源装置全体としての部品点数が増加することに
なり、それによって価格の上昇、消費電力の増加、故障
率の増加、寸法および重量が大になるという問題があっ
た。本発明は、上記問題点を解決する電源装置の冷却構
造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の電源装置の冷却
構造は、ケースと、このケースの一側壁に間隔を隔てて
形成された吸気孔および排気孔と、上記ケース内におい
て上記吸気孔と上記排気孔との間に空気流通路を形成す
る状態に上記ケース内を区画する区画手段と、上記吸気
孔から上記排気孔へ空気を流通させる状態に上記空気流
通路内に設けた１台の冷却ファンと、上記空気流通路中
の異なる部所にそれぞれ設けられており電源回路を構成
する電力用半導体装置および低温使用品と、を具備した
ことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】上記構成によれば、冷却ファンの駆動により、
ケース外部から吸気孔を介してケース内に吸入された空
気は、低温使用品および電力用半導体装置の冷却を必要
とする部分を通過し、排気孔を介してケース外部へと排
出される。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例を図１および図２を参照し
て説明する。図１に示す１は直方体のケース本体で、そ
の前面１ａには、パネル２が取り付けられている。この
パネル２は、偏平な直方体の一面を開放させた形状で、
そのパネル前面２ａには、スイッチや表示灯や調整器等
（図示せず）が取り付けられている。このパネル前面２
ａとケース本体１の前面１ａとの間に空間１４が形成さ
れている。このケース本体１とパネル２とによって、ケ
ースが構成されている。
【００１１】ケース本体１内には、その内部を上部仕切
室１３と下部仕切室１２に仕切るように仕切板３が設け
られている。この仕切板３は、図２に示すように、一端
壁を開放した箱型に形成され、その開放部がケース本体
１の後面１ｂに接するように配置されている。この仕切
板３の開放部に対応させて、ケース本体１の後面１ｂに
は上部仕切室１３に連通するように排気孔９が形成され
ている。また、仕切板３より下方の後面１ｂには、下部
仕切室１２に連通するように吸気孔８が形成されてい
る。また、ケース本体１の前面１ａの下部仕切室１２側
には、空間１４と下部仕切室１２とを連通するように下
部通気孔１０が形成されている。同様に、ケース本体１
の前面１ａの上部仕切室１３側には、空間１４と上部仕
切室１３とを連通するように上部通気孔１１が形成され
ている。このように仕切板３によって上部仕切室１３、
下部仕切室１２に仕切り、吸気孔８、排気孔９をケース
本体１の後面１ｂに設け、ケース本体１の前面１ａに下
部通気孔１０、上部通気孔１１を形成したので、二点鎖
線２０で示すように、空気流通路が形成されている。従
って、下部通気孔１０、上部通気孔１１を形成した前面
１ａと、仕切板３とによって、区画手段が構成されてい
る。
【００１２】上部仕切室１３における前面１ａの近傍の
仕切板３の両側壁を跨いで設けた送風孔を有する平板状
の支持台６ａ上に冷却ファン６が設けられている（図２
参照）。この冷却ファン６の羽根は、上部通気孔１１か
ら空気を吸い込み、排気孔９へ排出する向きに取り付け
られている。
【００１３】この冷却ファン６に隣接して冷却フィン５
が取り付けられている。この冷却フィン５は、例えばア
ルミニウムなどの熱伝導率の高い材質からなる偏平な直
方体の下面に、複数の凸状のヒレ５ａと凹状の溝５ｂを
交互に形成したもので、これらヒレ５ａと溝５ｂとの筋
の方向がケース本体１の後面１ｂと垂直になるように取
り付けられている。この冷却フィン５の上面に、電源回
路の一部を構成する電力用半導体装置４を、その放熱面
が密接するように取り付けられている。
【００１４】また、下部仕切室１２内には、電源回路の
一部を構成する電池・コンデンサ・プリント配線板等の
低温使用品７が配置されている。なお、図には示してい
ないが、電力用半導体装置４、低温使用品７以外の回路
部品は、上部仕切室１３、下部仕切室１２内に適宜配置
されている。
【００１５】次に、上記のように構成した電源装置の冷
却構造の作用を説明する。今、この電源装置に電源を投
入することにより、冷却ファン６は図１の上から下に送
風する形で駆動する。この冷却ファン６の吸気作用によ
る空気吸い込み先は、ケース本体１の後面１ｂの下部仕
切室１２側に設けられた吸気孔８になるので、吸気孔か
ら吸い込まれた空気は下部仕切室１２に入り、低温使用
品７の表面に沿って流れて、下部通気孔１０へと流れ出
る。下部通気孔１０から流れ出た空気は空間１４を通っ
て上部通気孔１１を介して上部仕切室１３に流入し、冷
却ファン６に吸い込まれる。この冷却ファン６に吸い込
まれた空気は、今度は冷却ファン６の排気作用により、
冷却ファン６の支持板６ａの下部の空洞部６ｂに送り込
まれて、そして冷却フィン５の凹状の溝５ｂに沿って通
過し、ケース本体１の後部に設けられた排気孔９からケ
ース外部に排出される。
【００１６】したがって、上記の構成および作用によ
り、冷却ファン６の吸気作用によって下部仕切室１２に
内設されている低温使用品７が冷却され、排気作用によ
って上部仕切室１３に内設されている冷却フィン５が冷
却され、電力用半導体装置４の放熱が行われる。
【００１７】また、この実施例において、冷却効率の向
上を図り、上記の空気流通路２０を滑らかにするため
に、パネル２の上面に傾斜面２ｂを設けたり、空洞部６
ｂの前面に傾斜面６ｃを設けたり、冷却ファン６の後ろ
側を高くすることで冷却ファン６と支持台６ａとに角度
を設けたりしてもよい。更に、冷却ファン６の支持台６
ａの下部に形成される空洞部６ｂの空間が、冷却ファン
６を内設し得る十分な大きさである場合は、冷却ファン
６を送風の向きが上から下になるように、支持台６ａの
下部に、すなわち、空洞部６ｂ内に冷却ファン６を設け
てもよい。そして、仕切板３は直方体の形状ではなく、
単なる平板状のものでもよい。
【００１８】図３は、第２実施例を示す冷却構造を有す
る電源装置の中央縦断側面図で、第１実施例における前
面のパネル２と、ケース本体１の前面１ａの上部通気孔
１１および下部通気孔１０を設けない構造からなるもの
である。
【００１９】図３において、仕切板３は、平板状の形状
からなるものであり、この仕切板３の上面におけるケー
ス本体１の前面１ａ寄りの位置に、冷却ファン６の羽根
の径ほどの通気孔１５を穿設している。また冷却ファン
６は、この通気孔１５を覆うように、下から上に送風す
る向きで取り付けられている。そして、排気孔９は、ケ
ース本体１の後面１ｂの冷却フィン５が位置する場所
と、冷却フィン５の上面とケース本体１の上面との間に
位置する場所に穿設されている。これ以外の構造は、第
１実施例と同様であり、同等部分を同一の図面符号で示
し、詳細な構造の説明を省略する。
【００２０】次に、この第２実施例に示す電源装置の冷
却構造の作用を説明する。今、この電源装置に電源を投
入することにより、冷却ファン６は図３の下から上に送
風する形で駆動する。この冷却ファン６の吸気作用によ
る空気吸い込み先は、ケース本体１の後面１ｂの下部仕
切室１２側に設けられた吸気孔８になるので、この吸気
孔８から吸い込まれた空気は下部仕切室１２に入り、低
温使用品７の表面に沿って流れて、通気孔１５に設けら
れた冷却ファン６に吸い込まれる。この冷却ファン６に
吸い込まれた空気は、今度は冷却ファン６の排気作用に
より、上部仕切室１３に送り込まれて、２つの方向に別
れて、そのうち一方は、冷却フィン５の凹状の溝５ｂに
沿って通過し、ケース本体１の後部に設けられた排気孔
９からケース外部に排出されて、もう一方は、冷却フィ
ン５の上面に載設された電力用半導体装置４の表面に沿
って通過し、ケース本体１の後部に設けられた排気孔９
からケース外部に排出される。
【００２１】したがって、上記の構成および作用によ
り、冷却ファン６の吸気作用によって下部仕切室１２に
内設されている低温使用品７が冷却され、排気作用によ
って上部仕切室１３に内設されている電力用半導体装置
４および冷却フィン５が冷却されることになる。
【００２２】また、この第２実施例において、冷却効率
の向上を図り、上記の空気流通路２０を滑らかにするた
めに、ケース本体１の前面上部に傾斜面１ｃを設けた
り、冷却ファン６の前側を高くすることで冷却ファン６
と仕切板３とに角度を設けたりしてもよい。更に、この
第２実施例においては、冷却ファンを通気孔１５を覆う
ように仕切板３の上面に設けているが、通気孔１５の下
の下部仕切室１２内の空間が冷却ファン６を内設し得る
十分な大きさである場合は、冷却ファンを仕切板の下
面、すなわち、下部仕切室１２内に設けてもよい。
【００２３】図４は、第３実施例を示す冷却構造を有す
る電源装置の中央縦断側面図である。図３に示す第２実
施例においては、冷却ファン６を仕切板３に穿設した通
気孔１５を覆うような場所に取り付けたのに対して、こ
の第３実施例では、冷却ファン６をケース本体１の後面
１ｂに穿設した排気孔９を覆うように、ケース本体１の
外部へ送風する向きで取り付けたものである。したがっ
て、冷却フィン５とケース本体１の後面１ｂとの間に
は、少なくとも冷却ファン６の厚みよりも、大きな間隔
を要することになる。これ以外の構造は、第２実施例と
同様であり、同等部分を同一の図面符号で示し、詳細な
構造の説明を省略する。
【００２４】この第３実施例も第２実施例と同様に、冷
却ファン６の吸気作用によって下部仕切室１２に内設さ
れている低温使用品７、および、上部仕切室１３に内設
されている電力用半導体装置４と冷却フィン５が冷却さ
れることになる。また、この第３実施例において、冷却
効率の向上を図り、上記の空気流通路２０を滑らかにす
るために、ケース本体１の前面上部に傾斜面１ｃを設け
てもよい。
【００２５】以上の実施例において、吸気孔８と排気孔
９はケース本体１の後面１ｂに限らずとも、上述の実施
例に示す吸気および排気作用と同様の作用が可能であれ
ば、ケース本体１の側面に設けてもよい。また、以上の
実施例では、仕切板３をケースの底面に平行に設けるこ
とにより、ケース本体１の内部を上下に仕切っていた
が、仕切板３をケース本体１の側面に平行に設けること
により、ケース本体１の内部を左右に仕切ったり、仕切
板３をケース本体１の前面１ａに平行に設けることによ
り、ケース本体１の内部を前後に仕切ってもよい。
【００２６】
【発明の効果】本発明の電源装置の冷却構造は、上記の
構成および作用によって、本来、電力用半導体装置を冷
却するために設けられた１台の冷却ファンの冷却作用に
より、上記電力用半導体装置以外にも低温使用品やその
他の回路部品をも冷却することができるため、冷却ファ
ンの作用効率を向上させることができる。また、低温使
用品を内設した部分での熱の籠もりも解消されるため、
低温使用品の寿命が短くなったり、あるいは、低温使用
品自体が破壊する心配が無い。そして、部品点数が増え
ることがないため、電源装置自体の価格の上昇や、消費
電力の増加、故障率の増加、また、寸法および重量が大
になるということもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す冷却構造を有する電
源装置の中央縦断側面図である。
【図２】同実施例の冷却ケースの拡大組立図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す冷却構造を有する電
源装置の中央縦断側面図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す冷却構造を有する電
源装置の中央縦断側面図である。
【図５】従来の冷却構造を有する電源装置の中央縦断側
面図である。
【符号の説明】
１ ケース ３ 仕切板 ４ 電力用半導体装置 ５ 冷却フィン ６ 冷却ファン ７ 低温使用品 ８ 吸気孔 ９ 排気孔 ２０ 空気流通路
フロントページの続き (72)発明者 牧谷 敦 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケースと、このケースの一側壁に間隔を
    隔てて形成された吸気孔および排気孔と、上記ケース内
    において上記吸気孔と上記排気孔との間に空気流通路を
    形成する状態に上記ケース内を区画する区画手段と、上
    記吸気孔から上記排気孔へ空気を流通させる状態に上記
    空気流通路内に設けた１台の冷却ファンと、上記空気流
    通路中の異なる部所にそれぞれ設けられており電源回路
    を構成する電力用半導体装置および低温使用品と、を具
    備したことを特徴とする電源装置の冷却構造。
JP5257628A 1993-09-20 1993-09-20 電源装置の冷却構造 Pending JPH0795771A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5257628A JPH0795771A (ja) 1993-09-20 1993-09-20 電源装置の冷却構造
US08/257,707 US5424915A (en) 1993-09-20 1994-06-10 Cooling structure for power supply device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5257628A JPH0795771A (ja) 1993-09-20 1993-09-20 電源装置の冷却構造

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0795771A true JPH0795771A (ja) 1995-04-07

Family

ID=17308893

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5257628A Pending JPH0795771A (ja) 1993-09-20 1993-09-20 電源装置の冷却構造

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US (1) US5424915A (ja)
JP (1) JPH0795771A (ja)

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