JPH04322176A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構成部品が盤内に収納
され、放熱のためのフィン部が盤外に出るようたインバ
ータに係り、特に盤外のフィン部の通風が自然空冷方式
、または自然空冷でなくファンによる強制空冷であって
も放熱効率を向上させてフィンを含む盤全体の小形化を
目指したインバータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にエレクトロニクス制御装置は、そ
の使用される環境その他の理由で盤に収容されることが
多い。しかし発熱の大きなインバータのような装置では
その冷却のために特別な冷却装置の設置、インバータや
収納盤の特別構造、あるいはインバータ盤寸法の大形化
などの問題を伴うものである。冷却フィンを盤外に出し
たインバータユニット構造などはその代表的な例といえ
る。この盤外冷却フィン形インバータが、綿紡績や毛紡
績などの紡績機械のような環境で使用される場合、空気
中に浮遊する綿（風綿）や毛の侵入防止のため収納盤は
全閉形としなければならず、また風綿による強制空冷用
ファンの目詰り防止のため盤外フィンは自然対流による
自然空冷形としている。

【０００３】フィンを除く構成部品が盤内に収納され、
自然空冷としての放熱フィンが盤外に出るようにした従
来のインバータは図１１〜図１３（図１１；平面図、図
１２；正面図、図１３；側面図）、図１４〜図１６（図
１４；平面図、図１５；正面図、図１６；側面図）の様
に裏側板に所定の角穴を空けた盤に、構成部品が放熱フ
ィンの部品取付面に並べられたシャーシ形ユニットとし
て、盤裏側から裏側板の角穴に合わせて取付けられてい
る。つまり盤外フィンの部品取付面が角穴を塞いだ形に
なって、発熱部品を含むインバータ構成部品は盤内に収
納されることになる。主回路トランジスタやダイオード
などの発熱部品で発生した熱は、直接フィンに伝達され
盤外フィン部の空気の自然対流で放散されるが、フィン
部が自然空冷であるために熱の拡散度が悪く、発熱部品
近くでの熱集中でその部分の温度上昇が過大となって、
半導体素子等の破損を招き易くなる。この熱集中を防止
するためには発熱部品同志を離して配置しなければなら
ず、このためフィンの部品取付面積が大きくなり、イン
バータ及びそれを収納する盤が大型になってしまうもの
であった。

【０００４】さらに盤内空間への熱放散が期待できない
ため、盤内空気中の熱を盤外フィン以外の盤表面から盤
外空間へ放出することが効率的に行われず、ほとんど盤
外フィンからの放熱に依存していたため盤外フィンの寸
法が大きくなってしまうものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、構成
部品が盤内に収納されて、かつ放熱フィンが盤外に出る
ようにしたインバータとその収納盤の小形化ができない
という問題を解決することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために、構成部品が盤内に収納され、その構成
部品が発生する熱を放散するフィンが盤外に出るように
したインバータにおいて、盤内空気との接触面積を大き
くとり、かつ盤外フィン方向への熱通路となるフィン部
の断面積を大きくとった内部（盤内）フィンを持つもの
である。

【０００７】さらにこの内部フィンと盤外のフィンは、
分離できない一体構造、例えば成形品で構成されるか、
または別々の構造体であってお互いに面接触させて、ネ
ジまたはボルトで強力に締めつけて一体構造となるよう
にしたものである。

【０００８】さらに内部に設けたフィンは通風構造をも
ち、通風部の入口または出口にファンを設けたものであ
る。

【０００９】

【作用】内部に設けられたフィン上の発熱部品の熱は、
このフィンに伝わるが、この内部フィンは盤内空気との
接触面積が大きいため、相応の熱量がこの接触面から放
散する。かつこのフィンは盤外フィン方向への熱の通路
となる部分の断面積が大きいため、相応の熱量が盤外フ
ィン方向へ伝導する。

【００１０】さらにこの内部フィンと盤外フィンは、同
一体または強力な面接触によって一体構造となっており
、熱伝導率はほとんど低下していないため、盤外フィン
に熱が効率よく伝達される。伝達された熱は盤外のフィ
ン部を通過する空気に放散される。

【００１１】さらに内部フィンを通風構造とし、通風部
の入口または出口のファンによって、内部フィン部の風
量を増大させて盤内空気への放熱量を増大させている。

【００１２】以上の盤外フィンへの熱伝導と盤内空間へ
の熱放出によって、盤内に収納されるインバータの発熱
部品近くの熱拡散を促進でき、温度上昇が抑えられる。 つまり部品間距離を小さくできる。

【００１３】

【実施例】図１〜図３（図１；平面図、図２；正面図、
図３；側面図）に本発明の実施例を示す。図中、２がイ
ンバータユニットである。１はインバータユニット２が
収納される盤の裏側板であり、この側板にはインバータ
ユニット２を取付けるための角穴とネジ締め付け穴が加
工されている。３は盤外に出た放熱フィン、４は内部（
盤内）フィン、５は内部フィン強制空冷用ファン、６は
インバータの構成部品であり、かつ主な発熱体である主
回路トランジスタ、７は６と同様の主回路ダイオード、
８は主回路コンデンサ、９は制御基板である。

【００１４】本実施例では、盤外フィン３と内部（盤内
）フィン４が別体（分離形）であり、インバータユニッ
ト２は盤外フィンを取りはずした状態で収納盤の前面か
ら、インバータユニットの内部フィンの背面側の平板部
寸法よりやや大きく空けられた盤裏側板の角穴に合わせ
て取付けられる。この時、インバータユニットの背面部
と盤裏側板が角穴を塞ぐ形で面接触してネジ締めされる
ので、盤内空間と盤外空間は遮断される。次に盤外フィ
ンは盤裏側から内部フィンに取付けるが、両方のフィン
の平面部同志をネジ締めで強力に面接触させて一体構造
とする。本実施例の盤外フィンと盤内フィンの一体構造
を図４〜図６（図４；平面図、図５；正面図、図６；側
面図）に示す。

【００１５】内部フィンは通風構造となっており、通風
孔の入口には強制空冷用のファンがあって、適切な風量
を供給している。盤内空気がこのファンによって通風孔
に送り込まれ、通風孔フィンの表面流となって流れる時
にフィンから熱を受け取るが、この放熱量は通風孔の表
面積に依存している。（数１）で表される表面積Ｓはで
きるだけ大きくとることが放熱に効果的である。

【００１６】

【数１】

【００１７】この内部フィンは、上の放熱機能と同時に
盤外のフィンへの熱伝導の機能も持っている。この伝導
のためには、（数２）で表される通路となるフィンの断
面積Ａが大きい方が良い。

【００１８】

【数２】

【００１９】内部フィンの外形寸法がある値に決まって
しまえば、通風孔表面積Ｓとフィン断面積Ａは、形状に
も依存するがその大きさは相反するものであり、一方を
大きくとれば他方が制限される。さらに図７に示すよう
な関係がある。図中の放熱量や伝導熱量は、盤外フィン
の大きさやその冷却方式（自然空冷か強制空冷か）に依
存しており、これらの条件によって内部フィンを最適な
形状寸法に変えることができる。つまり、盤外フィンが
強制空冷方式であれば、伝導熱量が大きくなる設計を行
うことになる。最適値はシミュレーションで決定できる
。

【００２０】図８〜図１０（図８；平面図、図９；正面
図、図１０；側面図）に本発明の別の実施例として、特
に通風孔を変えた内部フィン盤外フィンの例を示す。

【００２１】以上の通り、盤内空間への放熱機能と盤外
フィンへの熱伝導機能を内部フィンに持たせることは、
内部フィン上の発熱部品近くの熱を効率よく拡散するこ
とになり、さらに内部フィンを通風構造にして強制空冷
にすることで熱拡散をいっそう促進できる。内部空間へ
の放熱量の増大と盤内の強制空冷ファンによる盤内空気
の攪拌は、盤表面からの放熱量を高めることができ、盤
外フィンからの放熱量との適度なバランスを持たせて盤
全体としての放熱機能を著しく高めることができるわけ
である。

【００２２】

【発明の効果】上記発明によれば、発熱部品近くの熱拡
散を効率よく行うことができるため、発熱部品同志を至
近距離に配置しても温度上昇を抑えることができる。つ
まり、インバータユニットを小形化できる。

【００２３】また、内部空間への放熱量の増大と盤内の
強制空冷ファンによる盤内空気の攪拌で盤表面からの放
熱量を高めることができ、盤外ファンからの放熱量との
適度なバランスを持たせて、盤全体としての放熱機能を
著しく高めることができるため、収納盤自体の小形化に
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図（平面図）である。

【図２】図１に対する正面図である。

【図３】図１に対する側面図である。

【図４】本発明のキーポイントとなる盤外フィンと内部
（盤内）フィンの形状例を示す図（平面図）である。

【図５】図４に対する正面図である。

【図６】図４に対する側面図である。

【図７】内部フィンの放熱量、伝導熱量と通風孔表面積
、フィン断面積の関係を表す図（平面図）である。

【図８】本発明の別の実施例として形状、特に通風孔を
変えた内部フィン盤外フィンの例を示す図（平面図）で
ある。

【図９】図８に対する正面図である。

【図１０】図８に対する側面図である。

【図１１】従来例のシャーシ形インバータユニットが収
納盤に取付けられている状態を示す図（平面図）である
。

【図１２】図１１に対する正面図である。

【図１３】図１１に対する側面図である。

【図１４】従来例のシャーシ形インバータユニットの詳
細を示す図（平面図）である。

【図１５】図１４に対する正面図である。

【図１６】図１４に対する側面図である。

【符号の説明】

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構成部品が盤内に収納され、その構成部品
   が発生する熱を放散するフィンが盤外に出るようにした
   インバ−タ装置において、前記インバ−タ装置で発生し
   た熱の一部分を盤内空間へ放散させる盤内熱放散手段と
   、前記盤内熱放散手段で放散した熱の残りの熱を前記盤
   外のフィンへ伝導する熱伝導手段を備えたことを特徴と
   するインバ−タ装置。
2. 【請求項２】前記盤内熱放散手段と前記熱伝導手段は一
   体に構成された内部フィンであることを特徴とする請求
   項１記載のインバ−タ装置。
3. 【請求項３】前記内部フィンは、盤内空間への放熱のた
   めに空気との充分な所定の接触面積を有すると共に前記
   盤外フィンへの熱伝導のために充分な所定のフィンの厚
   みを有することを特徴とした請求項２記載のインバ−タ
   装置。
4. 【請求項４】前記内部フィンは、前記盤外フィンと分離
   できない一体の構造となっていることを特徴とする請求
   項２または請求項３記載のインバ−タ装置。
5. 【請求項５】前記内部フィンは、前記盤外フィンと別体
   の部品であって互いに面接触しており、その接触面が前
   記内部フィンから前記盤外への熱伝導のために充分な所
   定の面積を有することを特徴とする請求項２または請求
   項３記載のインバータ装置。
6. 【請求項６】前記盤内熱放散手段は、通風構造を持ちそ
   の通風部の入口または出口に所定の風量を得るためのフ
   ァンを設けたことを特徴とする請求項１記載のインバー
   タ装置。
7. 【請求項７】前記内部フィンは、通風構造を持ちその通
   風部の入口または出口に所定の風量を得るためのファン
   を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３また
   は請求項４または請求項５記載のインバータ装置。