JP2773008B2 - パワーユニットおよびその冷却構造 - Google Patents

パワーユニットおよびその冷却構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パワーユニットの構
造、その冷却構造およびパワーユニットを産業機器のベ
ースに装着する構造に関する。このパワーユニットは、
工作機械や射出成形機など大きな電力を使用する産業機
器の電力回路部分を納めたものである。
【0002】
【従来の技術】図8は、従来のパワーユニット1の一般
的な構造を示し、基体2の実装板3にパワー回路部材4
が実装されている(以下、実装部品という)。基体2は
前後壁5,6と底壁7を備え、前後壁が実装板3で結合
された構造となっている。この様な構造の基体2は実装
板3で補強された構造となっているが、基本的には板金
加工による構造なので部分的に作用する力に対して強度
が低い。そのため、従来のパワーユニット1は、平らな
面にしか置くことができない。また、パワーユニット1
をフォークリフトを用いて移動しようとするとパワーユ
ニットに重量があるため、持ち上げた際に底壁7に部分
的に力が作用してこれを変形させ、内部の回路部品に悪
影響を与えてしまうことがある。このため、パワーユニ
ット1を産業機器のベース内空間に収納することが簡単
ではなかった。
【0003】従来のパワーユニット1においては、全て
の配線用のケーブル8が平らな底壁7より上方で配線さ
れねばならず、無理な配線のためにケーブルの発熱や接
続点の脱落が生じる危険があった。また、パワーユニッ
ト1が産業機器のベース内空間に収納されるとき、水平
移動でパワーユニット1が収納空間に納められる場合が
多い。しかし、収納に際して格別なガイドなどは無く、
パワーユニット1をベースに衝突させてしまうことがあ
った。
【0004】他方で、パワーユニット1は水、油、塵な
どの外部環境による汚染から保護する必要があるので、
図8のように密閉が可能な筐体9に納められる。また、
実装された電力用パーツ4には発熱するものが多いの
で、筐体9にフィルター付きの吸気孔10と排気ファン
11を取り付けて、筐体9の内部に蓄積される熱を外部
に排出する冷却構造が採用されている。しかし、この構
造は、吸気孔10にフィルターが装着されているもの
の、筐体内部に外気が導入されるので実装部品の表面に
細かな塵埃が付着し、短いサイクルでの点検・清掃が必
要である。さらに、フィルタが水や油を含んだ場合、導
入される外気の流れに乗って霧状の水滴や油滴が侵入す
る危険がある。筐体内部を外部から隔離し、熱交換器に
よって内部の熱を外部に排出する完全密封方式の冷却構
造もあるが、この構造は熱の排出が間接的になって熱交
換器に性能の良いものを必要とし、高価となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】パワーユニットにおけ
る基体の剛性を高めること、パワーユニットにおけるケ
ーブル配線空間を拡大すること、パワーユニットをベー
ス内空間に収納し易い構造とすること、および効率の良
い冷却を行えるパワーユニット冷却構造の提供を課題と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】パワーユニットを次の構
成とする。底壁を備えた基体にパワー回路部材が実装さ
れる。基体の底部に縦横の補強枠材を縦補強枠材の上に
横補強枠材を載せた格子状となるように取り付ける。最
下部の補強枠材を底壁下面に配置して基体の長手方向に
向ける。最下部の補強枠材間の空間にケーブルカバーを
設けてユニット内部のケーブル配線用ガイド空間を形成
することがある。
【0007】機械のベース内空間にパワーユニットを収
容した構造を次の構成とする。ベースは枠構造を備える
ものとする。パワーユニットは底壁下面に補強枠材を2
本平行に備えるものとする。ベースにおける枠構造の下
部平行枠材間にパワーユニットが収納される。ベースに
おける前記の平行枠材をガイドレールとし、底壁下面の
補強枠材をこのレールに沿って移動する案内部材とし
て、ベース内空間にパワーユニットが収納される。
【0008】パワーユニットの冷却構造を次の構成とす
る。パワーユニットが密閉された筐体に収容される。パ
ワーユニットは、強制排気ダクトを備えた基体と放熱フ
ィンを備えたパワー回路部材を備える。パワー回路部材
は、放熱フィンを強制排気ダクトに露出させて基体に実
装される。強制排気ダクトの両端が、筐体に設けた吸・
排気孔を通じて外気に開口される。筐体に、内部空間の
熱を外部空間に放出する熱交換器が取り付けられる。パ
ワーユニットが装着された枠構造のベース内空間が、ベ
ースパネルで密閉されて密閉筐体を形成することがあ
る。
【0009】
【作用】請求項1の発明における縦補強枠材の上に横補
強枠材を格子状に組んだ補強枠材は、筐体の剛性を高く
する。請求項2の発明におけるケーブル配線用ガイド空
間は筐体の底壁下部にケーブル配線を可能とする。請求
項3の発明における、ベース下部の平行枠材をガイドと
し筐体下部の補強枠材を案内部材とした構造はベース内
空間にパワーユニットを収納しやすくする。
【0010】請求項4の発明における筐体の密閉空間
は、パワーユニットの実装部品を外気の塵などから保護
し、強制排気ダクトは放熱器の熱を除去し、また、熱交
換器は密閉空間の熱を除去する。請求項5の発明におけ
る筐体は、ベース内空間に収納されたパワーユニットの
強制排気および熱交換による冷却を可能とする。
【0011】
【実施例】図1は、本発明によるパワーユニットの一例
である。パワーユニット1は、基体2、強制排気ダクト
12、縦補強枠材13bの上に横補強枠材13aを載せ
格子状に組まれた補強枠材13(a,b)および実装
部品4(a〜c)を備える。基体2と強制排気ダクト1
2および基体2の一部を構成する底壁7、遮壁14は板
金加工で一体に形成されている。強制排気ダクト12は
基体2の幅方向(左右方向)の中央部に長手方向(前後
方向)に配置され、その両側壁が実装板3となってい
る。
【0012】補強枠材13(a,b)はパワーユニット
1の重量に対し十分な強度を備えた角形断面の鋼材であ
る。そして、補強枠材13aは横方向(左右方向)に配
置されて底壁7の上面側に所定間隔で固定され、補強枠
材13bは底壁7の下面に縦方向(前後方向)に配置さ
れ、左右方向に間隔をおいて平行に固定されている。す
なわち、補強枠材13(a,b)は下方の長手方向に平
行な補強粋材13bの上方にもう一組の左右方向に平行
な補強枠材13aが平面視で格子状に組まれいる
【0013】実装部品4a,4bはアンプなどの発熱量
の多いパワー回路部材で、いずれも背面側に放熱フィン
15を備えており、この放熱フィン15を強制排気ダク
ト12の内部、すなわち、空気流通路に露出させて取り
付けられる(図4,図6参照)。実装部品4cはコネク
タ部分で格別の発熱はなく、発熱部分から遮壁14で隔
離されて基体2に取り付けられている。基体2の底壁7
の下面に間隔をとって平行に配置された補強枠材13の
後部であって実装部品4cの下方に当たる個所には、ケ
ーブルカバー16が前記の補強枠材13間に固定さ
れ、ケーブル配線用のガイド空間17が形成されてい
る。実装部品4cから他の実装部品4へのケーブル8は
前記のガイド空間17を通って配線される。
【0014】このような構造を備えたパワーユニット1
は、縦横格子状に組まれた補強枠材13(a,b)によ
って基体2が補強されているので、重量のあるユニット
が凹凸のある個所におかれても、基体2が歪んで内部の
実装部品4に悪影響を与えるようなことはない。また、
ケーブル配線用のガイド空間17によってユニット内部
でケーブル8を余裕をもって配線することができる。ま
た、このように補強されたパワーユニット1は、下方の
補強枠材13b間にハンドリフタや小型リフトのフォー
クを差し込み、持ち上げて搬送することができる(図
5)。
【0015】この実施例において、パワーユニット1は
枠構造とされたベース18(図45)の内部空間に収納
される。図5は、射出成形機のベース18であ。小型
リフトなどで搬送されたパワーユニット1は、枠構造の
下部平行枠材19,19(図4,図5)間に、これらの
平行枠材19,19をガイドレールとしパワーユニット
1における底壁下面の補強枠材13b,13bを前記の
ガイドレールに沿って移動する案内部材として、ベース
内空間20に水平移動によって収納される。収納された
状態が図4に示されているが、補強枠材13bの上面は
ベース18側の平行枠材19の上面とほぼ等しくされ
る。
【0016】図4において、符号21は薄い連結板で枠
構造のパワーユニット1が移動して来る側の端部下方に
位置する枠材に変えて取り付けられ、パワーユニット1
がベース内空間20に挿入されやすくされている。この
収納構造によれば、パワーユニット1は挿入時にガイド
されるので、ベース8に衝突することなく、ベース内空
間20に収納される。なお、パワーユニット1が収納さ
れるベース内空間20は、上面、前後の側面、および左
右の側面がベースパネル22で遮蔽され、また、底面は
基体2の底壁7などで遮蔽されて密閉空間とされる。こ
の内、正面側(左右側面の一つ)のベースパネル22a
とパワーユニット1が挿入される側のベースパネル22
b(図5に破線で示している)は開閉可能とされる。
【0017】図6,図7は、パワーユニット1の冷却構
造を示し、パワーユニット1は密閉された筐体9の内部
に収容されている。なお、図においてパワーユニット1
の構造は省略して示されているが、図1の構造とほぼ同
様である。ただし、基体2の底壁7は強制排気ダクト1
2の底面も遮蔽し、また、下方の補強枠材13bはパワ
ーユニット1とは別途に、筐体9の下面に固定されてい
る。
【0018】筐体9内において、パワーユニット1の強
制排気ダクト12の両端はシール部材23を介して筐体
9に設けた吸・排気孔24(a,b)に接続して配置さ
れる。これにより、強制排気ダクト12の両端は外気に
開口されると共に、筐体9の内部空間と強制排気ダクト
12の内部空間とが隔離される。なお、前記の吸・排気
孔24(a,b)の一方には吸気ファン、排気ファンの
いずれかが装着され、強制排気ダクト12の内部空間に
外気が強制的に導入され、排出される。筐体9には、さ
らに内部空間の熱を外部空間に放出する熱交換器25が
取り付けられている。
【0019】このような冷却構造によって、密閉筐体9
内のパワーユニット1に実装された実装部品4の熱は、
まず第1に放熱フィン15を通じ、強制排気ダクト12
内を流通する外気によって排出される。そして、第2に
筐体9の内部空間に放出されて熱交換器25によって間
接的に外部に放出される。
【0020】このように、パワーユニット1における実
装部品4は、放熱フィン15による外気への直接的な熱
排出と熱交換器25による間接的な熱排出の併用で効率
よく、しかも、安価に冷却される。また、実装部品4は
放熱フィン15以外、外気に触れることはないので塵埃
が付着して故障することがなくなる。
【0021】なお、密閉された筐体9は、独立した1個
の箱として構成される場合の他に、図4、図5のように
ベース18に取り付けられるベースパネル22(a〜
)によって、ベース内空間20が密閉された筐体9に
構成されることもある。実施例においては、開閉自在な
正面のベースパネル22aに対する後面のベースパネル
22cに熱交換器25が装着されている。また、前方の
ベースパネル22bに吸気孔24aが設けられる。排気
孔24bは、強制排気ダクト12の開放された端面であ
る。以上は、一実施例であり、本発明は図示された具体
的構成に限定されない。例えば、パワーユニット1は、
ベース内空間20に正面側から収納されることがある。
【0022】
【発明の効果】請求項1の発明によればパワーユニット
の剛性が高くなってパワーユニットの搬送が容易にな
る。搬送時における基体の変形で実装部品の機能に支障
が生じる心配をする必要がない。請求項2の発明によれ
ばパワーユニット内のケーブル配線を無理なく配置する
ことができ、不測の故障を少なくすることができる。請
求項3の発明によれば、パワーユニットをベースの内部
空間へ容易に装着することができる。請求項4,5の発
明によれば、パワーユニットが効率よく冷却されると共
に実装部品の故障が少なくなる。さらに、熱交換器の容
量は比較的小さなものでよく装置のコストダウンを図れ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】パワーユニットの斜視図。
【図2】パワーユニットの正面図。
【図3】パワーユニットの後側面図。
【図4】パワーユニットをベース内空間に納めた側面図
(一部断面)。
【図5】パワーユニットの収納状況を示す斜視図。
【図6】パワーユニットの冷却構造を示す水平断面図。
【図7】パワーユニットの冷却構造を示す垂直断面図。
【図8】パワーユニットの斜視図(従来例)。
【符号の説明】
1 パワーユニット 2 基体 3 実装板 4 実装部品(パワ
ー回路部品) 8 ケーブル 12 強制排気ダクト 13 補強枠材 15 放熱フィン 16 ケーブルカバー 17 配線用ガイド
空間 18 ベース 20 ベース内空間 22 ベースパネル 24 吸・排気孔 25 熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−127579(JP,A) 実開 平3−106795(JP,U) 実開 昭63−145391(JP,U) 実開 平4−111793(JP,U) 実開 平4−107891(JP,U) 実開 平4−25287(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 7/20 B23Q 11/12

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 底壁を備えた基体にパワー回路部材が実
    装されており、基体の底部に縦横の補強枠材を縦補強枠
    材の上に横補強枠材を載せた格子状となるように取り付
    け、最下部の補強枠材を底壁下面に配置して基体の長手
    方向に向けてあることを特徴としたパワーユニット。
  2. 【請求項2】 縦横格子状に組まれた補強枠材のうち
    下部の補強枠材間の空間にケーブルカバーを設けてユニ
    ット内部のケーブル配線用ガイド空間を形成してあるこ
    とを特徴とした請求項1に記載のパワーユニット
  3. 【請求項3】 機械のベース内空間に請求項1のパワー
    ユニットを収容した構造であって、ベースは枠構造を備
    え、枠構造の下部平行枠材間にパワーユニットが、前記
    の平行枠材をガイドレールとし底壁下面の補強枠材をこ
    のレールに沿って移動する案内部材として、ベース内空
    間に収納されていることを特徴としたパワーユニットの
    収納構造。
  4. 【請求項4】 パワーユニットが密閉筐体に収容された
    構造であって、パワーユニットは強制排気ダクトを備え
    た基体に放熱フィンを備えたパワー回路部材が、放熱フ
    ィンを強制排気ダクトに露出させて、実装されており、
    強制排気ダクトの両端は筐体に設けた吸・排気孔を通じ
    て外気に開口されると共に、筐体に内部空間の熱を外部
    空間に放出する熱交換器が取り付けられていることを特
    徴としたパワーユニットの冷却構造。
  5. 【請求項5】 パワーユニットが装着された枠構造のベ
    ース内空間がベースパネルで密閉されて密閉筐体を形成
    していることを特徴とした請求項4に記載のパワーユニ
    ットの冷却構造。
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