電源装置
【課題】 複数の部品を効率よくふり分けて空気冷却することができる電源装置を提供する。
【解決手段】 電源装置Ａにおいて、風路には、互いに隔てられた第１および第２の風路９，９’が含まれるとともに、ファンには、第１および第２の風路９，９’のそれぞれに風を送り込む第１および第２のファン８，８’が含まれる。電子部品３０は、第２の風路９’に沿って配置されており、電気部品３１は、第１の風路９に沿って配置されている。第１および第２の風路９，９’は、水平長手状を呈して互いに平行をなすとともに、仕切板７Ｃの水平部分を隔壁として上下に隔てられている。
【解決手段】 電源装置Ａにおいて、風路には、互いに隔てられた第１および第２の風路９，９’が含まれるとともに、ファンには、第１および第２の風路９，９’のそれぞれに風を送り込む第１および第２のファン８，８’が含まれる。電子部品３０は、第２の風路９’に沿って配置されており、電気部品３１は、第１の風路９に沿って配置されている。第１および第２の風路９，９’は、水平長手状を呈して互いに平行をなすとともに、仕切板７Ｃの水平部分を隔壁として上下に隔てられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば溶接用の電源装置に関し、特に空気冷却のためのファンを備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の溶接用の電源装置には、複数の電子部品と、長手状に延びる風路と、この風路に風を送り込むファンとを備えたものがある（たとえば、特許文献１を参照）。同文献に開示された電源装置では、１つの風路の側壁に沿って複数の電子部品が配置され、その風路の長手方向一端部にファンが設けられている。ファンにより風路内に送り込まれた風は、電子部品から熱を奪いながら風路の長手方向他端部の出口より吹き出る。特に発熱しやすい電子部品は、効率よく空気冷却されるようにファンの近傍に配置されている。このような電源装置には、半導体素子のようなチップ型の電子部品とは別の発熱しやすい部品、たとえばトランスやリアクトルといった電気部品が内蔵されている。一般的にこれらの電子部品および電気部品は、発熱の程度や傾向といった発熱特性が大きく異なる。
【０００３】
しかしながら、上記従来の電源装置では、風路が１つしかないため、異なる発熱特性の部品が多くなるほどそれらを風路の長手方向に沿って適切に配置しなければならず、冷却対象となる部品の配置が風の温度や流れにも大きく影響することから、複数の部品を効率よく空気冷却することができないという難点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２９６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情のもとで考え出されたものであって、複数の部品を効率よくふり分けて空気冷却することができる電源装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本発明により提供される電源装置は、空洞状の風路と、上記風路に風を送り込むファンと、上記風路に沿って配置される複数の部品と、を備え、上記風路を通る風によって上記複数の部品が冷却されるように構成された電源装置であって、上記風路には、互いに隔てられた第１および第２の風路が含まれるとともに、上記ファンには、上記第１および第２の風路のそれぞれに風を送り込む第１および第２のファンが含まれることを特徴としている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、少なくとも一部が水平に配置される仕切板を備え、上記第１および第２の風路は、水平長手状を呈して互いに平行をなすとともに、上記仕切板の水平部分を隔壁として上下に隔てられている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２のファンは、互いに風量が異なり、これらのうち風量大となるファンは、上記第１および第２の風路のうち上側の風路に対応して配置されている。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の風路のそれぞれは、上記隔壁に対して垂直に配置されて互いに対向する一対の垂直壁と、上記隔壁に対向する上部壁あるいは底部壁とによって囲われているとともに、長手方向両端部が風の出口になっており、上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の風路の長手方向中間部に位置し、上記一対の垂直壁の一方の内面から風路の長手方向に対して交差する方向に風を送り込むように配置されている。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、装置内部を保護する筐体カバーを備え、上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の風路のそれぞれに隣接し、かつ上記筐体カバーによって囲まれた空間に配置されるとともに、上記筐体カバーは、上記第１および第２のファンに対向するとともに外部の空気を上記空間内に導くための吸気孔部を有するファン対向壁を有しており、かつ、上記吸気孔部は、上記第１および第２のファンに対して正面となる領域に対して上記ファン対向壁の面内方向に位置ずれした水平方向端部寄りの領域に設けられている。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記吸気孔部は、上記ファン対向壁における上下方向中間部ないし上部寄りの領域に設けられている。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記筐体カバーは、上記第１および第２の風路の各出口に面する正面部および背面部を有しており、その正面部および背面部には、上記各出口からの風を外部に導くための通風孔部が設けられている。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の部品には、リアクトルまたはトランスといった電気部品、ならびに電子部品およびヒートシンクが含まれ、上記第１および第２の風路のうち、下側の風路には、上記一対の垂直壁の他方を貫通して上記電気部品が配置され、その電気部品のコイル部分が風路内に位置する一方、上側の風路には、上記一対の垂直壁の他方に沿って内側に上記ヒートシンクが配置されており、上記電子部品は、上記一対の垂直壁の他方を貫通して上記ヒートシンクと接するように配置されている。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の風路には、それぞれの内部温度を検出する第１および第２の温度センサが設けられており、上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の温度センサからの信号に基づき、それぞれ独立して制御されるように構成されている。
【００１６】
上記構成では、第１および第２の風路がたとえば上下に隔てて配置され、第１および第２のファンによって各風路に風が送り込まれる。このような構成によれば、冷却対象となる複数の部品を第１および第２の風路にふり分けて配置することができ、これらの部品を各風路において効率よく空気冷却することができる。
【００１７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る電源装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の電源装置を別角度から示した分解斜視図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図１に示した電源装置の側面図である。
【図６】図５のVI矢視方向の正面図である。
【図７】図５のVII−VII線に沿う断面図である。
【図８】図６のIIX−IIX線に沿う断面図である。
【図９】図６のIX−IX線に沿う断面図である。
【図１０】本発明に係る電源装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る電源装置の他の実施形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１〜９は、本発明に係る電源装置の一実施形態を示している。本実施形態の電源装置Ａは、たとえばアーク溶接に必要な大電流および高電圧を出力させるために用いられる。電源装置Ａは、一般的に工場などの粉塵が多い雰囲気環境下で使用される。
【００２１】
電源装置Ａは、ベース部材１、筐体カバー２、電源回路を構成する電子部品３０および電気部品３１、ヒートシンク５、第１の仕切板６、第２の仕切板７Ａ，７Ｂ、第３の仕切板７Ｃ、第１および第２のファン８，８’、ならびに第１および第２の温度センサＳ，Ｓ’（図３および図４参照）を備える。装置内には、第２の仕切板７Ａの下側部分、第３の仕切板７Ｃ、およびベース部材１の一部によって囲われた空洞状の第１の風路９が設けられているとともに、この第１の風路９の上方において、第１の仕切板６の一部、第２の仕切板７Ａの上側部分、第２の仕切板７Ｂ、および第３の仕切板７Ｃの一部によって囲われた空洞状の第２の風路９’が設けられている。これらの風路９，９’は、電源装置Ａの前後方向（以下、「Ｆ方向」と称する）に長手状に延びている。また、装置内において第１および第２の風路９，９’の外側方には、ベース部材１の一部、筐体カバー２の一部、第１の仕切板６、および第２の仕切板７Ａによって囲まれた電子部品３０などの配置空間Ｂ１が設けられるとともに、ベース部材１の一部、筐体カバー２の一部、第１の仕切板６の一部、第２の仕切板７Ｂ、および第３の仕切板７Ｃによって囲まれたファン８，８’の配置空間Ｂ２が設けられている。電子部品３０などの配置空間Ｂ１は、第１の仕切板６より上方の空間と連続している。
【００２２】
ベース部材１は、Ｆ方向に長い長矩形状の平板部材である。ベース部材１の下面には、ブラケットを介して複数の車輪１０が軸支されている。ベース部材１は、これらの車輪１０によって床面上を移動可能である。図７に示すように、ベース部材１の上面中央部には、その上面に対して垂直に第２の仕切板７Ａが配置されている。この第２の仕切板７Ａの下側部分片面とベース部材１の上面一部とを囲うように第３の仕切板７Ｃが配置されている。
【００２３】
筐体カバー２は、たとえば金属製であり、装置内を保護するためのものである。筐体カバー２は、ベース部材１に対して着脱可能な箱状を呈し、ベース部材１の両側部に沿って鉛直面をなす２つの側面部２Ａ，２Ｂと、ベース部材１の前端部および後端部に沿って鉛直面をなす正面部２Ｃおよび背面部２Ｄを有する。図４に示すように、筐体カバー２の側面部２Ａは、第１および第２のファン８，８’に対する対向壁となる。この側面部２ＡにおいてＦ方向両端部寄りの領域には、外部の空気を配置空間Ｂ２に導くための吸気孔部２０が設けられている（図３および図４参照）。吸気孔部２０は、比較的小さな多数のスリット孔よりなる。図３および図４に示すように、正面部２Ｃおよび背面部２Ｄにおいて第１および第２の風路９，９’と対応する領域には、これらの風路９，９’からの風を外部に導くための通風孔部２１が設けられている。通風孔部２１は、風通しを良好とするために比較的大きな多数の孔よりなる。
【００２４】
図４、図７、および図９に示すように、電子部品３０は、スイッチング素子やダイオード、コンデンサ、さらにはマイクロコンピュータといったものである。これらの電子部品３０は、第２の仕切板７Ａの上側部分を貫通してヒートシンク５に直接取り付けられている。これにより、電子部品３０からの熱は、ヒートシンク５へと速やかに伝わる。図３、図７、および図９に示すように、電気部品３１は、トランスやリアクトルといったものであり、コイル部分３１Ａと端子部３１Ｂとを有する。コイル部分３１Ａは、少なくとも先端部が第１の風路９内に位置し、端子部３１Ｂは、電子部品３０と同じ配置空間Ｂ１内に配置される。すなわち、電気部品３１は、第２の仕切板７Ａの下側部分を貫通し、配置空間Ｂ１および第１の風路９に対して臨むように配置される。このような電気部品３１は、比較的大きくて重い。そのため、電気部品３１は、第２の仕切板７Ａを貫通して固定する際に重量バランスがとられ、第１の風路９に臨むコイル部分３１Ａの突出量が調整される。なお、電気部品３１のコイル部分３１Ａは、巻線が露出していてもよく、あるいは巻線がモールド樹脂によって封止されていてもよい。マイクロコンピュータは、たとえば電源回路とは別の制御回路に組み込まれたものでもよい。
【００２５】
図４および図７に示すように、ヒートシンク５は、たとえばアルミニウム製の放熱部材であり、第２の仕切板７Ａに固定される基部５０と、基部５０から延出してＦ方向に延びるとともに上下方向に並ぶ複数のフィン５１とを有する。第２の仕切板７Ａに対向する基部５０の一部分には、ネジ（図示略）などを介して電子部品３０が直接取り付けられる。複数のフィン５１は、基部５０から伝わってきた熱を空気中に効率よく放熱する部分であり、放熱効果を高めるために表面積が大きくなっている。本実施形態では、ヒートシンク５も冷却対象となる。なお、ヒートシンク５は、第２の仕切板７Ａに沿って複数個がＦ方向に並ぶように配置されていてもよい。
【００２６】
図７に示すように、第１の仕切板６は、たとえば金属製であり、ファン８，８’の配置空間Ｂ２や第２の風路９’といった空間と電子部品３０の配置空間Ｂ１とを上下に分けるものである。第１の仕切板６は、Ｆ方向にベース部材１と同程度の長さを有し、その短手方向一端が第２の仕切板７Ａの上端に垂直に接合される。これにより、第１の仕切板６は、筐体カバー２の上下方向中間部に水平に位置する。第１の仕切板６は、ファン８，８’の配置空間Ｂ２および第２の風路９’の上部壁をなす。
【００２７】
第２の仕切板７Ａは、たとえば金属製であり、第１および第２の風路９，９’と配置空間Ｂ１とを仕切るものである。第２の仕切板７Ａも、ベース部材１と同程度のＦ方向寸法を有する。第２の仕切板７Ａは、ベース部材１および第１の仕切板６に対して垂直に配置される。これにより、第２の仕切板７Ａは、第１および第２の風路９，９’の垂直壁をなす。この第２の仕切板７Ａの上側部分には、ヒートシンク５の基部５０一部を配置空間Ｂ１に露出させ、その部分に電子部品３０を取り付け可能とするための角窓７０が設けられている。この角窓７０は、基部５０より若干小さく形成されており、基部５０によって閉塞される。第２の仕切板７Ａの下側部分には、電気部品３１が貫通して嵌合可能な開口が設けられている（符号略）。
【００２８】
第２の仕切板７Ｂは、たとえば金属製であり、第２の風路９’と配置空間Ｂ２とを仕切るものである。第２の仕切板７Ｂも、ベース部材１と同程度のＦ方向寸法を有する。第２の仕切板７Ｂは、第２の仕切板７Ａの上側部分に対して対向するように配置され、その上端および下端が第１の仕切板６および第３の仕切板７Ｃに対して垂直に接合される。これにより、第２の仕切板７Ｂは、第２の風路９’の垂直壁をなす。第２の仕切板７ＢのＦ方向中間部には、第２の風路９’に対して第２のファン８’を臨ませる開口７１’が設けられている（図４参照）。
【００２９】
第３の仕切板７Ｃは、たとえば金属製であり、第１の風路９を囲うように断面Ｌ字状に形成されている。第３の仕切板７Ｃも、ベース部材１と同程度のＦ方向寸法を有する。第３の仕切板７Ｃの水平部分の先端は、第２の仕切板７Ａの中央部に垂直に接合される一方、鉛直部分の基端は、ベース部材１に垂直に接合される。これにより、第３の仕切板７Ｃの水平部分は、第１の風路９の上部壁および第２の風路９’の底部壁をなし、その鉛直部分は、第２の仕切板７Ａの下側部分に対向した第１の風路９の垂直壁をなす。第３の仕切板７Ｃの鉛直部分におけるＦ方向中間部には、第１の風路９に対して第１のファン８を臨ませる開口７１が設けられている（図３参照）。
【００３０】
図３および図７に示すように、下側の第１のファン８は、図示しない複数の羽根と電動機とが一体化された軸流式のものであり、電動機の軸方向両端側に空気の吸入口８０および吐出口８１を有する。第１のファン８は、第３の仕切板７Ｃの開口７１に吐出口８１が一致して配置される。すなわち、第１のファン８は、第１の風路９の長手方向中間部に配置され、吐出口８１が風路９の内側に臨むように位置する。これにより、第１のファン８の送風方向は、第１の風路９の長手方向に対して水平面内で交差する方向となる。吸入口８０は、配置空間Ｂ２に位置し、側面部２Ａの内面に対して所定の間隔をもって対向している。この側面部２Ａにおける吸入口８０の正面領域には、吸気孔部２０が設けられていない。すなわち、側面部２ＡのＦ方向両端部寄りに位置する吸気孔部２０に対して吸入口８０がある程度離れて位置する。
【００３１】
図４および図７に示すように、上側の第２のファン８’は、第１のファン８と同様に軸流式のものであり、軸方向両端側に空気の吸入口８０’および吐出口８１’を有する。第２のファン８’は、第２の仕切板７Ｂの開口７１’に吐出口８１’が一致して配置される。すなわち、第２のファン８’は、第２の風路９’の長手方向中間部に配置され、吐出口８１’が風路９’の内側に臨むように位置する。これにより、第２のファン８’の送風方向は、第２の風路９’の長手方向に対して水平面内で交差する方向となる。吸入口８０’は、配置空間Ｂ２に位置し、側面部２Ａの内面に対して所定の間隔をもって対向している。この側面部２Ａにおける吸入口８０’の正面領域にも、吸気孔部２０が設けられていない。すなわち、側面部２ＡのＦ方向両端部寄りに位置する吸気孔部２０に対して吸入口８０’がある程度離れて位置する。なお、本実施形態では、第１および第２のファン８，８’の風量が互いに異なり、上側の第２のファン８’は、下側の第１のファン８よりも風量大になっている。
【００３２】
図３に示すように、第１の風路９は、第１のファン８からの風によって電気部品３１を直接冷却し、その風を長手方向両端部に導くものである。第１の風路９は、第２の仕切板７Ａの下側部分および第３の仕切板７Ｃの鉛直部分を幅方向に対向する一対の垂直壁とし、さらに第３の仕切板７Ｃの水平部分およびベース部材１の一部を上下方向に対向する上部壁および底部壁として囲われており、横断面矩形状に形成されている。第１の風路９の長手方向両端部は、風が吹き出る出口９０となる。第１のファン８から第１の風路９内に送り込まれた風は、電気部品３１のコイル部分３１Ａに直接当たって第１の風路９の長手方向両端部へと二手に分かれ、このコイル部分３１Ａから多くの熱を奪いながら出口９０から吹き出る。この風は、筐体カバー２の正面部２Ｃおよび背面部２Ｄに設けた通風孔部２１を通って速やかに外部に吹き出る。第１の風路９内において第１のファン８から出口９０までの風が流れる平均的な距離は、この風路９全体の長さの半分程度となる。これにより、第１のファン８からの風は、第１の風路９を速やかに流れて外部に排出され、電気部品３１は、第１の風路９内を流れる風によって効率よく空気冷却される。
【００３３】
上記第１の風路９には、その内部温度を検出する第１の温度センサＳが設けられている。第１の温度センサＳは、たとえば第２の仕切板７Ａの表面に設置されている。なお、第１の温度センサＳは、たとえば電気部品３１に直接取り付けられていてもよい。第１の温度センサＳは、マイクロコンピュータに対して信号を出力する。マイクロコンピュータは、第１の温度センサＳからの信号に基づき、第１の風路９の内部温度がたとえば５０℃未満の場合には第１のファン８を動作させない。マイクロコンピュータは、第１の風路９の内部温度が５０℃以上７０℃未満の場合、第１のファン８を低速回転させ、その内部温度が７０℃以上になると、第１のファン８を高速回転させる。マイクロコンピュータは、第１の風路９の内部温度が７０℃よりさらに上昇して所定温度に達すると、電子部品３０および電気部品３１によって構成された電源回路全体の動作を停止させる。
【００３４】
図４に示すように、第２の風路９’は、第２のファン８’からの風によってヒートシンク５を冷却し、その風を長手方向両端部に導くものである。第２の風路９’は、第２の仕切板７Ａの上側部分および第２の仕切板７Ｂを幅方向に対向する一対の垂直壁とし、さらに第１の仕切板６の一部および第３の仕切板７Ｃの水平部分を上下方向に対向する上部壁および底部壁として囲われており、横断面矩形状に形成されている。すなわち、第２の風路９’は、第３の仕切板７Ｃの水平部分を隔壁として第１の風路９と仕切られており、第１の風路９の上方に配置されている。第２の風路９’の長手方向両端部は、風が吹き出る出口９０’となる。第２のファン８’から第２の風路９’内に送り込まれた風は、ヒートシンク５に直接当たって第２の風路９’の長手方向両端部へと二手に分かれ、このヒートシンク５から多くの熱を奪いながら出口９０’から吹き出る。第２の風路９’内において第２のファン８’から出口９０’までの風が流れる平均的な距離も、この風路９’全体の長さの半分程度となる。これにより、第２のファン８’からの風は、第２の風路９’を速やかに流れて外部に排出され、ヒートシンク５は、第２の風路９’内を流れる風によって効率よく空気冷却される。その結果、電子部品３０は、ヒートシンク５を介して効率よく冷却される。
【００３５】
上記第２の風路９’には、その内部温度を検出する第２の温度センサＳ’が設けられている。第２の温度センサＳ’は、たとえば第２の仕切板７Ａの表面に設置されている。なお、第２の温度センサＳ’は、たとえばヒートシンク５に直接取り付けられていてもよい。第２の温度センサＳ’は、マイクロコンピュータに対して信号を出力する。マイクロコンピュータは、第２の温度センサＳ’からの信号に基づき、第２の風路９’の内部温度がたとえば４０℃未満の場合には第２のファン８’を動作させない。マイクロコンピュータは、第２の風路９’の内部温度が４０℃以上６０℃未満の場合、第２のファン８’を低速回転させ、さらにその内部温度が６０℃以上になると、第２のファン８’を高速回転させる。マイクロコンピュータは、第２の風路９’の内部温度が６０℃よりさらに上昇して所定温度に達すると、電子部品３０および電気部品３１によって構成された電源回路全体の動作を停止させる。
【００３６】
次に、上記電源装置Ａの作用について説明する。
【００３７】
電源装置Ａは、動作中、溶接用の大電流および高電圧を出力するのに伴い、電子部品３０および電気部品３１が発熱してその温度が高まる。電子部品３０の熱は、配置空間Ｂ１の空気中に伝わるほか、ヒートシンク５に対して直接伝わる。ヒートシンク５に伝えられた熱は、複数のフィン５１によって第２の風路９’の空気中に効率よく放熱される。一方、電気部品３１は、コイル部分３１Ａが最も発熱しやすく、このコイル部分３１Ａの熱が第１の風路９’の空気中に伝わる。
【００３８】
第１および第２のファン８，８’が作動すると、吸入口８０，８０’周辺の空気が第１および第２のファン８，８’に取り込まれ、その空気が風として第１および第２の風路９，９’の長手方向に対して交差する方向に吐出口８１から風路９，９’内に送り出される。それに伴い配置空間Ｂ２には、吸気孔部２０から外部の空気が流入する。
【００３９】
このとき、図３および図４に示すように、配置空間Ｂ２内における吸入口８０，８０’付近の空気は、第１および第２のファン８，８’に吸い込まれ、それに伴い外部の空気が多数のスリットからなる吸気孔部２０を通じて配置空間Ｂ２内に吸い込まれる。これは、吸入口８０，８０’に対して離れた位置の吸気孔部２０が空気の流入抵抗となり、吸入口８０，８０’付近と吸気孔部２０付近との間に十分な圧力差が生じ、配置空間Ｂ２内が負圧になるためである。これにより、吸気孔部２０から配置空間Ｂ２内に吸気された粉塵を含む空気は、吸気孔部２０に対してＦ方向に離れて位置する吸入口８０，８０’へと減速しながら流れ、空気中の粉塵は、その多くが重力落下し、あるいは配置空間Ｂ２の内壁面に当たるなどして空気と分離されやすくなる。その結果、第１および第２のファン８，８’は、配置空間Ｂ２を介して粉塵が効果的に除去された空気を取り込み、その空気を第１および第２の風路９，９’内に送り出す。
【００４０】
第１のファン８から第１の風路９内に送られた風は、二手に分かれてこの風路９の長手方向両端部へと流れながら電気部品３１に当たる。その際、電気部品３１のコイル部分３１Ａに対して風が直接当たるため、このコイル部分３１Ａから効率的に熱が奪われる。また、第１のファン８から出た風は、第１の風路９の長手方向両端部へと二手に分かれ、比較的短い距離を流れて両側の出口９０から外部に排出される。そのため、第１の風路９を流れる風の抵抗が少なくなり、速やかに出口９０から風が排出される。これにより、電気部品３１は、効率よく空気冷却される。
【００４１】
第２のファン８’から第２の風路９’内に送られた風は、ヒートシンク５に対して直接当たり、フィン５１に沿ってこの風路９’の長手方向両端部へと流れる。その際、多数のフィン５１に対して風が効率よく当たるため、各フィン５１の表面から多くの熱が奪われる。また、第２のファン８’から出た風は、第２の風路９’の長手方向両端部へと二手に分かれ、比較的短い距離を流れて両側の出口９０’から外部に排出される。そのため、第２の風路９’を流れる風の抵抗が少なくなり、速やかに出口９０’から風が排出される。これにより、ヒートシンク５は、効率よく空気冷却されるとともに、このヒートシンク５を介して電子部品３０が効率よく冷却される。
【００４２】
上記第１および第２の風路９，９’は、第３の仕切板７Ｃの水平部分によって上段と下段とに分けられている。そのため、たとえば電気部品３１からの熱によって暖められた下段の第１の風路９内の空気は、温度が高くなるほど上昇しがちになるものの、上段の第２の風路９’に侵入することなく速やかに外部に排出される。これにより、上段に位置する電子部品３０と下段に位置するヒートシンク５とは、互いに熱の影響を受けずに第１および第２のファン８，８’からの風によって効率よく冷却される。
【００４３】
本実施形態では、第１および第２のファン８，８’の風量が異なり、さらに第１および第２の風路９，９’内の温度に応じて第１および第２のファン８，８’の回転速度が可変制御される。これにより、第１および第２の風路９，９’内を流れる風は、それぞれの冷却対象や温度上昇特性に応じて適切な風速に設定され、上段に位置するヒートシンク５と下段に位置する電気部品３１とは、それぞれ異なる風速の風によって効率よく冷却される。本実施形態では、特に下側の第１のファン８よりも上側の第２のファン８’の風量が大きくなっているので、上段に位置するヒートシンク５の方がより空気冷却されやすく、このようなヒートシンク５を介して電子部品３０が効率よく冷却される。また、第１および第２のファン８，８’は、それぞれ個別に制御され、第１および第２の風路９，９’内の温度が所定温度に達するまでは動作停止状態とされるため、省電力化や騒音低減にも寄与する。
【００４４】
上記電源装置Ａは、たとえば工場内の床面上に配置され、その床面付近には、粉塵が集まりやすく、より多くの粉塵を含む空気が存在する。このような状態において、第１および第２のファン８，８’が作動すると、上側よりも下側の第１のファン８の方が床面に近い空気を吸い込みがちとなる。その反面、下側の第１のファン８は、上側の第２のファン８’よりも風量小で吸気力も小さくなっている。これにより、下側の第１のファン８によって吸い込まれる粉塵の量が抑えられ、床面に近い下側の風路９でも、第１のファン８からの粉塵の侵入が効果的に抑制される。
【００４５】
電源装置Ａの動作時、仮に、第１および第２のファン８，８’が故障などによって風量低下あるいは送風停止の状態となり、もしくは電気部品３１およびヒートシンク５がファン８，８’の風による冷却能力を超えて過熱状態になると、第１および第２の風路９，９’の内部温度が上昇する。これら第１および第２の風路９，９’では、第１および第２の温度センサＳ，Ｓ’によって個別に内部温度が検出され、いずれか一方の内部温度が所定値以上に達すると、電子部品３０および電気部品３１によって構成された電源回路全体の動作が停止させられる。これにより、電源装置Ａは、第１および第２の風路９，９’のうちのいずれか一方の冷却能力が急激に低下するだけで全体の動作が緊急停止させられるといったフェイルセーフ機能をもつため、アーク溶接などに必要な大電流および高電圧を安全に出力することができる。
【００４６】
なお、たとえば上段のヒートシンク５よりも下段の電気部品３１の方が発熱によって温度が高くなりやすい場合、下段の第１のファン８として風量大のものを採用してもよい。また、たとえば電子部品３０および電気部品３１の動作が時間的に異なる場合、それに応じて第１および第２のファン８，８’を作動させるタイミングをそれぞれ異なるようにすることもできる。
【００４７】
冷却対象となる電子部品３０および電気部品３１は、第１および第２のファン８，８’が第１および第２の風路９，９’の長手方向中間部に位置するために、それぞれのファン８，８’の周辺に位置した恰好となる。すなわち、Ｆ方向において、第１のファン８と各電気部品３１との距離や、第２のファン８’と各電子部品３０との距離は、第１および第２の風路９，９’全体の長さに比べて短くなり、これらのファン８，８’に対して比較的近い位置に電子部品３０および電気部品３１が配置される。このようなＦ方向の位置関係によっても、電子部品３０および電気部品３１が効率よく冷却される。そのため、電子部品３０および電気部品３１については、それらの発熱特性に応じてＦ方向の位置を決める必要はなく、ある程度自由に配置することができる。
【００４８】
上記電源装置Ａの運用時は、エアブローガンを用いた除塵作業が行われる。その際、たとえば第１の風路９の一方の出口９０からエアブローガンの空気噴出口を内部に向けて圧縮空気が噴射される。圧縮空気は、第１の風路９の長手方向に沿う噴流となり、電気部品３１のコイル部分３１Ａに付着した粉塵を他方の出口９０に向けて勢いよく吹き飛ばす。エアブローガンから噴射された圧縮空気の噴射方向は、第１の風路９の長手方向に沿った方向となり、すなわち第１のファン８の送風方向に対して交差した方向となる。これにより、エアブローガンを用いた除塵作業時、圧縮空気の強い噴流によって第１のファン８が高速に逆転させられるといったことはなく、このファン８の羽根や回転軸受を破損させるおそれはない。同様に、第２の風路９’についても、エアブローガンを用いて除塵作業を行うことができ、その際に第２のファン８’の羽根や回転軸受を破損させるおそれはない。また、第１および第２のファン８，８’から風とともに第１および第２の風路９，９’内に入る粉塵が抑えられるため、除塵作業を行うまでの期間を延長し、動作効率を高めることができる。
【００４９】
図１０および図１１は、本発明に係る電源装置の他の実施形態を示している。なお、図１０に示す電源装置Ａ１は、先述の実施形態によるものとは別の電気部品３２を追加して所定の位置に配置したものである。図１１に示す電源装置Ａ２は、先述の実施形態によるものとは吸気孔部２０の位置が異なるものである。先述した実施形態によるものと同一または類似の構成要素については、同一または類似の符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
図１０に示す電源装置Ａ１では、電気部品３２がたとえば第２の風路９’の上部壁となる第１の仕切板６を貫通してコイル部分３２Ａが風路９’内に位置するように配置されている。第２のファン８’からの風は、電気部品３２のコイル部分３２Ａとヒートシンク５のフィン５１に当たりながら第２の風路９’の長手方向両端部へと流れて外部に吹き出る。このような構成によれば、１つの風路９’の異なる壁に沿って配置された複数の部品を効率よく空気冷却することができる。なお、その他には、ファンが配置された垂直壁、あるいは上部壁に対向する底部壁に部品を配置しても、同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図１１に示す電源装置Ａ２では、筐体カバー２の側面部２Ａにおける吸気孔部２０は、その側面部２ＡのＦ方向両端部寄りの領域でかつ上下方向中間部付近に設けられている。この電源装置Ａ２を工場内の床面上に配置した場合、吸気孔部２０は、粉塵が集積した床面付近より上方に離れて位置する。そのため、配置空間Ｂ２には、吸気孔部２０を通じて空気とともに吸い込まれる粉塵の量が抑えられ、ひいては第１および第２の風路に対する第１および第２のファン８，８’からの粉塵の侵入がより効果的に抑制される。このような粉塵の侵入を抑制する効果は、吸気孔部２０を上下方向上部寄りに位置させるほどより高めることができる。
【００５２】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
上記の各実施形態で示した構成は、あくまでも一例にすぎず、各請求項に記載した事項の範囲内での各部の変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。
【００５４】
風路には、電子部品を直接臨ませるように配置してもよい。
【００５５】
ファンは、たとえば風路の長手方向一端部に配置され、その長手方向一端部から他端部へと風を送るように構成されたものでもよい。この場合、風路の長手方向他端部が風の出口となる。
【００５６】
第１および第２の風路は、たとえば水平方向に隣接するように配置されたものでもよい。
【００５７】
風路の数は２つに限らず、３つ以上の風路を設けてもよい。その場合、各風路に対応してファンが設けられる。
【符号の説明】
【００５８】
Ａ，Ａ１，Ａ２ 電源装置
１ ベース部材
２ 筐体カバー
２Ａ，２Ｂ 側面部
２Ｃ 正面部
２Ｄ 背面部
２０ 吸気孔部
２１ 通風孔部
３０ 電子部品
３１ 電気部品
５ ヒートシンク
６ 第１の仕切板
７Ａ，７Ｂ 第２の仕切板
７Ｃ 第３の仕切板
８ 第１のファン
８’ 第２のファン
８０，８０’ 吸入口
８１，８１’ 吐出口
９ 第１の風路
９’ 第２の風路
９０，９０’ （風路の）出口
Ｓ 第１の温度センサ
Ｓ’ 第２の温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば溶接用の電源装置に関し、特に空気冷却のためのファンを備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の溶接用の電源装置には、複数の電子部品と、長手状に延びる風路と、この風路に風を送り込むファンとを備えたものがある（たとえば、特許文献１を参照）。同文献に開示された電源装置では、１つの風路の側壁に沿って複数の電子部品が配置され、その風路の長手方向一端部にファンが設けられている。ファンにより風路内に送り込まれた風は、電子部品から熱を奪いながら風路の長手方向他端部の出口より吹き出る。特に発熱しやすい電子部品は、効率よく空気冷却されるようにファンの近傍に配置されている。このような電源装置には、半導体素子のようなチップ型の電子部品とは別の発熱しやすい部品、たとえばトランスやリアクトルといった電気部品が内蔵されている。一般的にこれらの電子部品および電気部品は、発熱の程度や傾向といった発熱特性が大きく異なる。
【０００３】
しかしながら、上記従来の電源装置では、風路が１つしかないため、異なる発熱特性の部品が多くなるほどそれらを風路の長手方向に沿って適切に配置しなければならず、冷却対象となる部品の配置が風の温度や流れにも大きく影響することから、複数の部品を効率よく空気冷却することができないという難点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２９６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情のもとで考え出されたものであって、複数の部品を効率よくふり分けて空気冷却することができる電源装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本発明により提供される電源装置は、空洞状の風路と、上記風路に風を送り込むファンと、上記風路に沿って配置される複数の部品と、を備え、上記風路を通る風によって上記複数の部品が冷却されるように構成された電源装置であって、上記風路には、互いに隔てられた第１および第２の風路が含まれるとともに、上記ファンには、上記第１および第２の風路のそれぞれに風を送り込む第１および第２のファンが含まれることを特徴としている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、少なくとも一部が水平に配置される仕切板を備え、上記第１および第２の風路は、水平長手状を呈して互いに平行をなすとともに、上記仕切板の水平部分を隔壁として上下に隔てられている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２のファンは、互いに風量が異なり、これらのうち風量大となるファンは、上記第１および第２の風路のうち上側の風路に対応して配置されている。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の風路のそれぞれは、上記隔壁に対して垂直に配置されて互いに対向する一対の垂直壁と、上記隔壁に対向する上部壁あるいは底部壁とによって囲われているとともに、長手方向両端部が風の出口になっており、上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の風路の長手方向中間部に位置し、上記一対の垂直壁の一方の内面から風路の長手方向に対して交差する方向に風を送り込むように配置されている。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、装置内部を保護する筐体カバーを備え、上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の風路のそれぞれに隣接し、かつ上記筐体カバーによって囲まれた空間に配置されるとともに、上記筐体カバーは、上記第１および第２のファンに対向するとともに外部の空気を上記空間内に導くための吸気孔部を有するファン対向壁を有しており、かつ、上記吸気孔部は、上記第１および第２のファンに対して正面となる領域に対して上記ファン対向壁の面内方向に位置ずれした水平方向端部寄りの領域に設けられている。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記吸気孔部は、上記ファン対向壁における上下方向中間部ないし上部寄りの領域に設けられている。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記筐体カバーは、上記第１および第２の風路の各出口に面する正面部および背面部を有しており、その正面部および背面部には、上記各出口からの風を外部に導くための通風孔部が設けられている。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の部品には、リアクトルまたはトランスといった電気部品、ならびに電子部品およびヒートシンクが含まれ、上記第１および第２の風路のうち、下側の風路には、上記一対の垂直壁の他方を貫通して上記電気部品が配置され、その電気部品のコイル部分が風路内に位置する一方、上側の風路には、上記一対の垂直壁の他方に沿って内側に上記ヒートシンクが配置されており、上記電子部品は、上記一対の垂直壁の他方を貫通して上記ヒートシンクと接するように配置されている。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の風路には、それぞれの内部温度を検出する第１および第２の温度センサが設けられており、上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の温度センサからの信号に基づき、それぞれ独立して制御されるように構成されている。
【００１６】
上記構成では、第１および第２の風路がたとえば上下に隔てて配置され、第１および第２のファンによって各風路に風が送り込まれる。このような構成によれば、冷却対象となる複数の部品を第１および第２の風路にふり分けて配置することができ、これらの部品を各風路において効率よく空気冷却することができる。
【００１７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る電源装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の電源装置を別角度から示した分解斜視図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図１に示した電源装置の側面図である。
【図６】図５のVI矢視方向の正面図である。
【図７】図５のVII−VII線に沿う断面図である。
【図８】図６のIIX−IIX線に沿う断面図である。
【図９】図６のIX−IX線に沿う断面図である。
【図１０】本発明に係る電源装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る電源装置の他の実施形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１〜９は、本発明に係る電源装置の一実施形態を示している。本実施形態の電源装置Ａは、たとえばアーク溶接に必要な大電流および高電圧を出力させるために用いられる。電源装置Ａは、一般的に工場などの粉塵が多い雰囲気環境下で使用される。
【００２１】
電源装置Ａは、ベース部材１、筐体カバー２、電源回路を構成する電子部品３０および電気部品３１、ヒートシンク５、第１の仕切板６、第２の仕切板７Ａ，７Ｂ、第３の仕切板７Ｃ、第１および第２のファン８，８’、ならびに第１および第２の温度センサＳ，Ｓ’（図３および図４参照）を備える。装置内には、第２の仕切板７Ａの下側部分、第３の仕切板７Ｃ、およびベース部材１の一部によって囲われた空洞状の第１の風路９が設けられているとともに、この第１の風路９の上方において、第１の仕切板６の一部、第２の仕切板７Ａの上側部分、第２の仕切板７Ｂ、および第３の仕切板７Ｃの一部によって囲われた空洞状の第２の風路９’が設けられている。これらの風路９，９’は、電源装置Ａの前後方向（以下、「Ｆ方向」と称する）に長手状に延びている。また、装置内において第１および第２の風路９，９’の外側方には、ベース部材１の一部、筐体カバー２の一部、第１の仕切板６、および第２の仕切板７Ａによって囲まれた電子部品３０などの配置空間Ｂ１が設けられるとともに、ベース部材１の一部、筐体カバー２の一部、第１の仕切板６の一部、第２の仕切板７Ｂ、および第３の仕切板７Ｃによって囲まれたファン８，８’の配置空間Ｂ２が設けられている。電子部品３０などの配置空間Ｂ１は、第１の仕切板６より上方の空間と連続している。
【００２２】
ベース部材１は、Ｆ方向に長い長矩形状の平板部材である。ベース部材１の下面には、ブラケットを介して複数の車輪１０が軸支されている。ベース部材１は、これらの車輪１０によって床面上を移動可能である。図７に示すように、ベース部材１の上面中央部には、その上面に対して垂直に第２の仕切板７Ａが配置されている。この第２の仕切板７Ａの下側部分片面とベース部材１の上面一部とを囲うように第３の仕切板７Ｃが配置されている。
【００２３】
筐体カバー２は、たとえば金属製であり、装置内を保護するためのものである。筐体カバー２は、ベース部材１に対して着脱可能な箱状を呈し、ベース部材１の両側部に沿って鉛直面をなす２つの側面部２Ａ，２Ｂと、ベース部材１の前端部および後端部に沿って鉛直面をなす正面部２Ｃおよび背面部２Ｄを有する。図４に示すように、筐体カバー２の側面部２Ａは、第１および第２のファン８，８’に対する対向壁となる。この側面部２ＡにおいてＦ方向両端部寄りの領域には、外部の空気を配置空間Ｂ２に導くための吸気孔部２０が設けられている（図３および図４参照）。吸気孔部２０は、比較的小さな多数のスリット孔よりなる。図３および図４に示すように、正面部２Ｃおよび背面部２Ｄにおいて第１および第２の風路９，９’と対応する領域には、これらの風路９，９’からの風を外部に導くための通風孔部２１が設けられている。通風孔部２１は、風通しを良好とするために比較的大きな多数の孔よりなる。
【００２４】
図４、図７、および図９に示すように、電子部品３０は、スイッチング素子やダイオード、コンデンサ、さらにはマイクロコンピュータといったものである。これらの電子部品３０は、第２の仕切板７Ａの上側部分を貫通してヒートシンク５に直接取り付けられている。これにより、電子部品３０からの熱は、ヒートシンク５へと速やかに伝わる。図３、図７、および図９に示すように、電気部品３１は、トランスやリアクトルといったものであり、コイル部分３１Ａと端子部３１Ｂとを有する。コイル部分３１Ａは、少なくとも先端部が第１の風路９内に位置し、端子部３１Ｂは、電子部品３０と同じ配置空間Ｂ１内に配置される。すなわち、電気部品３１は、第２の仕切板７Ａの下側部分を貫通し、配置空間Ｂ１および第１の風路９に対して臨むように配置される。このような電気部品３１は、比較的大きくて重い。そのため、電気部品３１は、第２の仕切板７Ａを貫通して固定する際に重量バランスがとられ、第１の風路９に臨むコイル部分３１Ａの突出量が調整される。なお、電気部品３１のコイル部分３１Ａは、巻線が露出していてもよく、あるいは巻線がモールド樹脂によって封止されていてもよい。マイクロコンピュータは、たとえば電源回路とは別の制御回路に組み込まれたものでもよい。
【００２５】
図４および図７に示すように、ヒートシンク５は、たとえばアルミニウム製の放熱部材であり、第２の仕切板７Ａに固定される基部５０と、基部５０から延出してＦ方向に延びるとともに上下方向に並ぶ複数のフィン５１とを有する。第２の仕切板７Ａに対向する基部５０の一部分には、ネジ（図示略）などを介して電子部品３０が直接取り付けられる。複数のフィン５１は、基部５０から伝わってきた熱を空気中に効率よく放熱する部分であり、放熱効果を高めるために表面積が大きくなっている。本実施形態では、ヒートシンク５も冷却対象となる。なお、ヒートシンク５は、第２の仕切板７Ａに沿って複数個がＦ方向に並ぶように配置されていてもよい。
【００２６】
図７に示すように、第１の仕切板６は、たとえば金属製であり、ファン８，８’の配置空間Ｂ２や第２の風路９’といった空間と電子部品３０の配置空間Ｂ１とを上下に分けるものである。第１の仕切板６は、Ｆ方向にベース部材１と同程度の長さを有し、その短手方向一端が第２の仕切板７Ａの上端に垂直に接合される。これにより、第１の仕切板６は、筐体カバー２の上下方向中間部に水平に位置する。第１の仕切板６は、ファン８，８’の配置空間Ｂ２および第２の風路９’の上部壁をなす。
【００２７】
第２の仕切板７Ａは、たとえば金属製であり、第１および第２の風路９，９’と配置空間Ｂ１とを仕切るものである。第２の仕切板７Ａも、ベース部材１と同程度のＦ方向寸法を有する。第２の仕切板７Ａは、ベース部材１および第１の仕切板６に対して垂直に配置される。これにより、第２の仕切板７Ａは、第１および第２の風路９，９’の垂直壁をなす。この第２の仕切板７Ａの上側部分には、ヒートシンク５の基部５０一部を配置空間Ｂ１に露出させ、その部分に電子部品３０を取り付け可能とするための角窓７０が設けられている。この角窓７０は、基部５０より若干小さく形成されており、基部５０によって閉塞される。第２の仕切板７Ａの下側部分には、電気部品３１が貫通して嵌合可能な開口が設けられている（符号略）。
【００２８】
第２の仕切板７Ｂは、たとえば金属製であり、第２の風路９’と配置空間Ｂ２とを仕切るものである。第２の仕切板７Ｂも、ベース部材１と同程度のＦ方向寸法を有する。第２の仕切板７Ｂは、第２の仕切板７Ａの上側部分に対して対向するように配置され、その上端および下端が第１の仕切板６および第３の仕切板７Ｃに対して垂直に接合される。これにより、第２の仕切板７Ｂは、第２の風路９’の垂直壁をなす。第２の仕切板７ＢのＦ方向中間部には、第２の風路９’に対して第２のファン８’を臨ませる開口７１’が設けられている（図４参照）。
【００２９】
第３の仕切板７Ｃは、たとえば金属製であり、第１の風路９を囲うように断面Ｌ字状に形成されている。第３の仕切板７Ｃも、ベース部材１と同程度のＦ方向寸法を有する。第３の仕切板７Ｃの水平部分の先端は、第２の仕切板７Ａの中央部に垂直に接合される一方、鉛直部分の基端は、ベース部材１に垂直に接合される。これにより、第３の仕切板７Ｃの水平部分は、第１の風路９の上部壁および第２の風路９’の底部壁をなし、その鉛直部分は、第２の仕切板７Ａの下側部分に対向した第１の風路９の垂直壁をなす。第３の仕切板７Ｃの鉛直部分におけるＦ方向中間部には、第１の風路９に対して第１のファン８を臨ませる開口７１が設けられている（図３参照）。
【００３０】
図３および図７に示すように、下側の第１のファン８は、図示しない複数の羽根と電動機とが一体化された軸流式のものであり、電動機の軸方向両端側に空気の吸入口８０および吐出口８１を有する。第１のファン８は、第３の仕切板７Ｃの開口７１に吐出口８１が一致して配置される。すなわち、第１のファン８は、第１の風路９の長手方向中間部に配置され、吐出口８１が風路９の内側に臨むように位置する。これにより、第１のファン８の送風方向は、第１の風路９の長手方向に対して水平面内で交差する方向となる。吸入口８０は、配置空間Ｂ２に位置し、側面部２Ａの内面に対して所定の間隔をもって対向している。この側面部２Ａにおける吸入口８０の正面領域には、吸気孔部２０が設けられていない。すなわち、側面部２ＡのＦ方向両端部寄りに位置する吸気孔部２０に対して吸入口８０がある程度離れて位置する。
【００３１】
図４および図７に示すように、上側の第２のファン８’は、第１のファン８と同様に軸流式のものであり、軸方向両端側に空気の吸入口８０’および吐出口８１’を有する。第２のファン８’は、第２の仕切板７Ｂの開口７１’に吐出口８１’が一致して配置される。すなわち、第２のファン８’は、第２の風路９’の長手方向中間部に配置され、吐出口８１’が風路９’の内側に臨むように位置する。これにより、第２のファン８’の送風方向は、第２の風路９’の長手方向に対して水平面内で交差する方向となる。吸入口８０’は、配置空間Ｂ２に位置し、側面部２Ａの内面に対して所定の間隔をもって対向している。この側面部２Ａにおける吸入口８０’の正面領域にも、吸気孔部２０が設けられていない。すなわち、側面部２ＡのＦ方向両端部寄りに位置する吸気孔部２０に対して吸入口８０’がある程度離れて位置する。なお、本実施形態では、第１および第２のファン８，８’の風量が互いに異なり、上側の第２のファン８’は、下側の第１のファン８よりも風量大になっている。
【００３２】
図３に示すように、第１の風路９は、第１のファン８からの風によって電気部品３１を直接冷却し、その風を長手方向両端部に導くものである。第１の風路９は、第２の仕切板７Ａの下側部分および第３の仕切板７Ｃの鉛直部分を幅方向に対向する一対の垂直壁とし、さらに第３の仕切板７Ｃの水平部分およびベース部材１の一部を上下方向に対向する上部壁および底部壁として囲われており、横断面矩形状に形成されている。第１の風路９の長手方向両端部は、風が吹き出る出口９０となる。第１のファン８から第１の風路９内に送り込まれた風は、電気部品３１のコイル部分３１Ａに直接当たって第１の風路９の長手方向両端部へと二手に分かれ、このコイル部分３１Ａから多くの熱を奪いながら出口９０から吹き出る。この風は、筐体カバー２の正面部２Ｃおよび背面部２Ｄに設けた通風孔部２１を通って速やかに外部に吹き出る。第１の風路９内において第１のファン８から出口９０までの風が流れる平均的な距離は、この風路９全体の長さの半分程度となる。これにより、第１のファン８からの風は、第１の風路９を速やかに流れて外部に排出され、電気部品３１は、第１の風路９内を流れる風によって効率よく空気冷却される。
【００３３】
上記第１の風路９には、その内部温度を検出する第１の温度センサＳが設けられている。第１の温度センサＳは、たとえば第２の仕切板７Ａの表面に設置されている。なお、第１の温度センサＳは、たとえば電気部品３１に直接取り付けられていてもよい。第１の温度センサＳは、マイクロコンピュータに対して信号を出力する。マイクロコンピュータは、第１の温度センサＳからの信号に基づき、第１の風路９の内部温度がたとえば５０℃未満の場合には第１のファン８を動作させない。マイクロコンピュータは、第１の風路９の内部温度が５０℃以上７０℃未満の場合、第１のファン８を低速回転させ、その内部温度が７０℃以上になると、第１のファン８を高速回転させる。マイクロコンピュータは、第１の風路９の内部温度が７０℃よりさらに上昇して所定温度に達すると、電子部品３０および電気部品３１によって構成された電源回路全体の動作を停止させる。
【００３４】
図４に示すように、第２の風路９’は、第２のファン８’からの風によってヒートシンク５を冷却し、その風を長手方向両端部に導くものである。第２の風路９’は、第２の仕切板７Ａの上側部分および第２の仕切板７Ｂを幅方向に対向する一対の垂直壁とし、さらに第１の仕切板６の一部および第３の仕切板７Ｃの水平部分を上下方向に対向する上部壁および底部壁として囲われており、横断面矩形状に形成されている。すなわち、第２の風路９’は、第３の仕切板７Ｃの水平部分を隔壁として第１の風路９と仕切られており、第１の風路９の上方に配置されている。第２の風路９’の長手方向両端部は、風が吹き出る出口９０’となる。第２のファン８’から第２の風路９’内に送り込まれた風は、ヒートシンク５に直接当たって第２の風路９’の長手方向両端部へと二手に分かれ、このヒートシンク５から多くの熱を奪いながら出口９０’から吹き出る。第２の風路９’内において第２のファン８’から出口９０’までの風が流れる平均的な距離も、この風路９’全体の長さの半分程度となる。これにより、第２のファン８’からの風は、第２の風路９’を速やかに流れて外部に排出され、ヒートシンク５は、第２の風路９’内を流れる風によって効率よく空気冷却される。その結果、電子部品３０は、ヒートシンク５を介して効率よく冷却される。
【００３５】
上記第２の風路９’には、その内部温度を検出する第２の温度センサＳ’が設けられている。第２の温度センサＳ’は、たとえば第２の仕切板７Ａの表面に設置されている。なお、第２の温度センサＳ’は、たとえばヒートシンク５に直接取り付けられていてもよい。第２の温度センサＳ’は、マイクロコンピュータに対して信号を出力する。マイクロコンピュータは、第２の温度センサＳ’からの信号に基づき、第２の風路９’の内部温度がたとえば４０℃未満の場合には第２のファン８’を動作させない。マイクロコンピュータは、第２の風路９’の内部温度が４０℃以上６０℃未満の場合、第２のファン８’を低速回転させ、さらにその内部温度が６０℃以上になると、第２のファン８’を高速回転させる。マイクロコンピュータは、第２の風路９’の内部温度が６０℃よりさらに上昇して所定温度に達すると、電子部品３０および電気部品３１によって構成された電源回路全体の動作を停止させる。
【００３６】
次に、上記電源装置Ａの作用について説明する。
【００３７】
電源装置Ａは、動作中、溶接用の大電流および高電圧を出力するのに伴い、電子部品３０および電気部品３１が発熱してその温度が高まる。電子部品３０の熱は、配置空間Ｂ１の空気中に伝わるほか、ヒートシンク５に対して直接伝わる。ヒートシンク５に伝えられた熱は、複数のフィン５１によって第２の風路９’の空気中に効率よく放熱される。一方、電気部品３１は、コイル部分３１Ａが最も発熱しやすく、このコイル部分３１Ａの熱が第１の風路９’の空気中に伝わる。
【００３８】
第１および第２のファン８，８’が作動すると、吸入口８０，８０’周辺の空気が第１および第２のファン８，８’に取り込まれ、その空気が風として第１および第２の風路９，９’の長手方向に対して交差する方向に吐出口８１から風路９，９’内に送り出される。それに伴い配置空間Ｂ２には、吸気孔部２０から外部の空気が流入する。
【００３９】
このとき、図３および図４に示すように、配置空間Ｂ２内における吸入口８０，８０’付近の空気は、第１および第２のファン８，８’に吸い込まれ、それに伴い外部の空気が多数のスリットからなる吸気孔部２０を通じて配置空間Ｂ２内に吸い込まれる。これは、吸入口８０，８０’に対して離れた位置の吸気孔部２０が空気の流入抵抗となり、吸入口８０，８０’付近と吸気孔部２０付近との間に十分な圧力差が生じ、配置空間Ｂ２内が負圧になるためである。これにより、吸気孔部２０から配置空間Ｂ２内に吸気された粉塵を含む空気は、吸気孔部２０に対してＦ方向に離れて位置する吸入口８０，８０’へと減速しながら流れ、空気中の粉塵は、その多くが重力落下し、あるいは配置空間Ｂ２の内壁面に当たるなどして空気と分離されやすくなる。その結果、第１および第２のファン８，８’は、配置空間Ｂ２を介して粉塵が効果的に除去された空気を取り込み、その空気を第１および第２の風路９，９’内に送り出す。
【００４０】
第１のファン８から第１の風路９内に送られた風は、二手に分かれてこの風路９の長手方向両端部へと流れながら電気部品３１に当たる。その際、電気部品３１のコイル部分３１Ａに対して風が直接当たるため、このコイル部分３１Ａから効率的に熱が奪われる。また、第１のファン８から出た風は、第１の風路９の長手方向両端部へと二手に分かれ、比較的短い距離を流れて両側の出口９０から外部に排出される。そのため、第１の風路９を流れる風の抵抗が少なくなり、速やかに出口９０から風が排出される。これにより、電気部品３１は、効率よく空気冷却される。
【００４１】
第２のファン８’から第２の風路９’内に送られた風は、ヒートシンク５に対して直接当たり、フィン５１に沿ってこの風路９’の長手方向両端部へと流れる。その際、多数のフィン５１に対して風が効率よく当たるため、各フィン５１の表面から多くの熱が奪われる。また、第２のファン８’から出た風は、第２の風路９’の長手方向両端部へと二手に分かれ、比較的短い距離を流れて両側の出口９０’から外部に排出される。そのため、第２の風路９’を流れる風の抵抗が少なくなり、速やかに出口９０’から風が排出される。これにより、ヒートシンク５は、効率よく空気冷却されるとともに、このヒートシンク５を介して電子部品３０が効率よく冷却される。
【００４２】
上記第１および第２の風路９，９’は、第３の仕切板７Ｃの水平部分によって上段と下段とに分けられている。そのため、たとえば電気部品３１からの熱によって暖められた下段の第１の風路９内の空気は、温度が高くなるほど上昇しがちになるものの、上段の第２の風路９’に侵入することなく速やかに外部に排出される。これにより、上段に位置する電子部品３０と下段に位置するヒートシンク５とは、互いに熱の影響を受けずに第１および第２のファン８，８’からの風によって効率よく冷却される。
【００４３】
本実施形態では、第１および第２のファン８，８’の風量が異なり、さらに第１および第２の風路９，９’内の温度に応じて第１および第２のファン８，８’の回転速度が可変制御される。これにより、第１および第２の風路９，９’内を流れる風は、それぞれの冷却対象や温度上昇特性に応じて適切な風速に設定され、上段に位置するヒートシンク５と下段に位置する電気部品３１とは、それぞれ異なる風速の風によって効率よく冷却される。本実施形態では、特に下側の第１のファン８よりも上側の第２のファン８’の風量が大きくなっているので、上段に位置するヒートシンク５の方がより空気冷却されやすく、このようなヒートシンク５を介して電子部品３０が効率よく冷却される。また、第１および第２のファン８，８’は、それぞれ個別に制御され、第１および第２の風路９，９’内の温度が所定温度に達するまでは動作停止状態とされるため、省電力化や騒音低減にも寄与する。
【００４４】
上記電源装置Ａは、たとえば工場内の床面上に配置され、その床面付近には、粉塵が集まりやすく、より多くの粉塵を含む空気が存在する。このような状態において、第１および第２のファン８，８’が作動すると、上側よりも下側の第１のファン８の方が床面に近い空気を吸い込みがちとなる。その反面、下側の第１のファン８は、上側の第２のファン８’よりも風量小で吸気力も小さくなっている。これにより、下側の第１のファン８によって吸い込まれる粉塵の量が抑えられ、床面に近い下側の風路９でも、第１のファン８からの粉塵の侵入が効果的に抑制される。
【００４５】
電源装置Ａの動作時、仮に、第１および第２のファン８，８’が故障などによって風量低下あるいは送風停止の状態となり、もしくは電気部品３１およびヒートシンク５がファン８，８’の風による冷却能力を超えて過熱状態になると、第１および第２の風路９，９’の内部温度が上昇する。これら第１および第２の風路９，９’では、第１および第２の温度センサＳ，Ｓ’によって個別に内部温度が検出され、いずれか一方の内部温度が所定値以上に達すると、電子部品３０および電気部品３１によって構成された電源回路全体の動作が停止させられる。これにより、電源装置Ａは、第１および第２の風路９，９’のうちのいずれか一方の冷却能力が急激に低下するだけで全体の動作が緊急停止させられるといったフェイルセーフ機能をもつため、アーク溶接などに必要な大電流および高電圧を安全に出力することができる。
【００４６】
なお、たとえば上段のヒートシンク５よりも下段の電気部品３１の方が発熱によって温度が高くなりやすい場合、下段の第１のファン８として風量大のものを採用してもよい。また、たとえば電子部品３０および電気部品３１の動作が時間的に異なる場合、それに応じて第１および第２のファン８，８’を作動させるタイミングをそれぞれ異なるようにすることもできる。
【００４７】
冷却対象となる電子部品３０および電気部品３１は、第１および第２のファン８，８’が第１および第２の風路９，９’の長手方向中間部に位置するために、それぞれのファン８，８’の周辺に位置した恰好となる。すなわち、Ｆ方向において、第１のファン８と各電気部品３１との距離や、第２のファン８’と各電子部品３０との距離は、第１および第２の風路９，９’全体の長さに比べて短くなり、これらのファン８，８’に対して比較的近い位置に電子部品３０および電気部品３１が配置される。このようなＦ方向の位置関係によっても、電子部品３０および電気部品３１が効率よく冷却される。そのため、電子部品３０および電気部品３１については、それらの発熱特性に応じてＦ方向の位置を決める必要はなく、ある程度自由に配置することができる。
【００４８】
上記電源装置Ａの運用時は、エアブローガンを用いた除塵作業が行われる。その際、たとえば第１の風路９の一方の出口９０からエアブローガンの空気噴出口を内部に向けて圧縮空気が噴射される。圧縮空気は、第１の風路９の長手方向に沿う噴流となり、電気部品３１のコイル部分３１Ａに付着した粉塵を他方の出口９０に向けて勢いよく吹き飛ばす。エアブローガンから噴射された圧縮空気の噴射方向は、第１の風路９の長手方向に沿った方向となり、すなわち第１のファン８の送風方向に対して交差した方向となる。これにより、エアブローガンを用いた除塵作業時、圧縮空気の強い噴流によって第１のファン８が高速に逆転させられるといったことはなく、このファン８の羽根や回転軸受を破損させるおそれはない。同様に、第２の風路９’についても、エアブローガンを用いて除塵作業を行うことができ、その際に第２のファン８’の羽根や回転軸受を破損させるおそれはない。また、第１および第２のファン８，８’から風とともに第１および第２の風路９，９’内に入る粉塵が抑えられるため、除塵作業を行うまでの期間を延長し、動作効率を高めることができる。
【００４９】
図１０および図１１は、本発明に係る電源装置の他の実施形態を示している。なお、図１０に示す電源装置Ａ１は、先述の実施形態によるものとは別の電気部品３２を追加して所定の位置に配置したものである。図１１に示す電源装置Ａ２は、先述の実施形態によるものとは吸気孔部２０の位置が異なるものである。先述した実施形態によるものと同一または類似の構成要素については、同一または類似の符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
図１０に示す電源装置Ａ１では、電気部品３２がたとえば第２の風路９’の上部壁となる第１の仕切板６を貫通してコイル部分３２Ａが風路９’内に位置するように配置されている。第２のファン８’からの風は、電気部品３２のコイル部分３２Ａとヒートシンク５のフィン５１に当たりながら第２の風路９’の長手方向両端部へと流れて外部に吹き出る。このような構成によれば、１つの風路９’の異なる壁に沿って配置された複数の部品を効率よく空気冷却することができる。なお、その他には、ファンが配置された垂直壁、あるいは上部壁に対向する底部壁に部品を配置しても、同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図１１に示す電源装置Ａ２では、筐体カバー２の側面部２Ａにおける吸気孔部２０は、その側面部２ＡのＦ方向両端部寄りの領域でかつ上下方向中間部付近に設けられている。この電源装置Ａ２を工場内の床面上に配置した場合、吸気孔部２０は、粉塵が集積した床面付近より上方に離れて位置する。そのため、配置空間Ｂ２には、吸気孔部２０を通じて空気とともに吸い込まれる粉塵の量が抑えられ、ひいては第１および第２の風路に対する第１および第２のファン８，８’からの粉塵の侵入がより効果的に抑制される。このような粉塵の侵入を抑制する効果は、吸気孔部２０を上下方向上部寄りに位置させるほどより高めることができる。
【００５２】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
上記の各実施形態で示した構成は、あくまでも一例にすぎず、各請求項に記載した事項の範囲内での各部の変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。
【００５４】
風路には、電子部品を直接臨ませるように配置してもよい。
【００５５】
ファンは、たとえば風路の長手方向一端部に配置され、その長手方向一端部から他端部へと風を送るように構成されたものでもよい。この場合、風路の長手方向他端部が風の出口となる。
【００５６】
第１および第２の風路は、たとえば水平方向に隣接するように配置されたものでもよい。
【００５７】
風路の数は２つに限らず、３つ以上の風路を設けてもよい。その場合、各風路に対応してファンが設けられる。
【符号の説明】
【００５８】
Ａ，Ａ１，Ａ２ 電源装置
１ ベース部材
２ 筐体カバー
２Ａ，２Ｂ 側面部
２Ｃ 正面部
２Ｄ 背面部
２０ 吸気孔部
２１ 通風孔部
３０ 電子部品
３１ 電気部品
５ ヒートシンク
６ 第１の仕切板
７Ａ，７Ｂ 第２の仕切板
７Ｃ 第３の仕切板
８ 第１のファン
８’ 第２のファン
８０，８０’ 吸入口
８１，８１’ 吐出口
９ 第１の風路
９’ 第２の風路
９０，９０’ （風路の）出口
Ｓ 第１の温度センサ
Ｓ’ 第２の温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞状の風路と、
上記風路に風を送り込むファンと、
上記風路に沿って配置される複数の部品と、
を備え、
上記風路を通る風によって上記複数の部品が冷却されるように構成された電源装置であって、
上記風路には、互いに隔てられた第１および第２の風路が含まれるとともに、
上記ファンには、上記第１および第２の風路のそれぞれに風を送り込む第１および第２のファンが含まれることを特徴とする、電源装置。
【請求項２】
少なくとも一部が水平に配置される仕切板を備え、
上記第１および第２の風路は、水平長手状を呈して互いに平行をなすとともに、上記仕切板の水平部分を隔壁として上下に隔てられている、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
上記第１および第２のファンは、互いに風量が異なり、これらのうち風量大となるファンは、上記第１および第２の風路のうち上側の風路に対応して配置されている、請求項３に記載の電源装置。
【請求項４】
上記第１および第２の風路のそれぞれは、上記隔壁に対して垂直に配置されて互いに対向する一対の垂直壁と、上記隔壁に対向する上部壁あるいは底部壁とによって囲われているとともに、長手方向両端部が風の出口になっており、
上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の風路の長手方向中間部に位置し、上記一対の垂直壁の一方の内面から風路の長手方向に対して交差する方向に風を送り込むように配置されている、請求項２または３に記載の電源装置。
【請求項５】
装置内部を保護する筐体カバーを備え、
上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の風路のそれぞれに隣接し、かつ上記筐体カバーによって囲まれた空間に配置されるとともに、
上記筐体カバーは、上記第１および第２のファンに対向するとともに外部の空気を上記空間内に導くための吸気孔部を有するファン対向壁を有しており、かつ、
上記吸気孔部は、上記第１および第２のファンに対して正面となる領域に対して上記ファン対向壁の面内方向に位置ずれした水平方向端部寄りの領域に設けられている、請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
上記吸気孔部は、上記ファン対向壁における上下方向中間部ないし上部寄りの領域に設けられている、請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
上記筐体カバーは、上記第１および第２の風路の各出口に面する正面部および背面部を有しており、その正面部および背面部には、上記各出口からの風を外部に導くための通風孔部が設けられている、請求項５または６に記載の電源装置。
【請求項８】
上記複数の部品には、リアクトルまたはトランスといった電気部品、ならびに電子部品およびヒートシンクが含まれ、
上記第１および第２の風路のうち、下側の風路には、上記一対の垂直壁の他方を貫通して上記電気部品が配置され、その電気部品のコイル部分が風路内に位置する一方、上側の風路には、上記一対の垂直壁の他方に沿って内側に上記ヒートシンクが配置されており、
上記電子部品は、上記一対の垂直壁の他方を貫通して上記ヒートシンクと接するように配置されている、請求項４ないし７のいずれかに記載の電源装置。
【請求項９】
上記第１および第２の風路には、それぞれの内部温度を検出する第１および第２の温度センサが設けられており、
上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の温度センサからの信号に基づき、それぞれ独立して制御されるように構成されている、請求項１ないし８のいずれかに記載の電源装置。
【請求項１】
空洞状の風路と、
上記風路に風を送り込むファンと、
上記風路に沿って配置される複数の部品と、
を備え、
上記風路を通る風によって上記複数の部品が冷却されるように構成された電源装置であって、
上記風路には、互いに隔てられた第１および第２の風路が含まれるとともに、
上記ファンには、上記第１および第２の風路のそれぞれに風を送り込む第１および第２のファンが含まれることを特徴とする、電源装置。
【請求項２】
少なくとも一部が水平に配置される仕切板を備え、
上記第１および第２の風路は、水平長手状を呈して互いに平行をなすとともに、上記仕切板の水平部分を隔壁として上下に隔てられている、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
上記第１および第２のファンは、互いに風量が異なり、これらのうち風量大となるファンは、上記第１および第２の風路のうち上側の風路に対応して配置されている、請求項３に記載の電源装置。
【請求項４】
上記第１および第２の風路のそれぞれは、上記隔壁に対して垂直に配置されて互いに対向する一対の垂直壁と、上記隔壁に対向する上部壁あるいは底部壁とによって囲われているとともに、長手方向両端部が風の出口になっており、
上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の風路の長手方向中間部に位置し、上記一対の垂直壁の一方の内面から風路の長手方向に対して交差する方向に風を送り込むように配置されている、請求項２または３に記載の電源装置。
【請求項５】
装置内部を保護する筐体カバーを備え、
上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の風路のそれぞれに隣接し、かつ上記筐体カバーによって囲まれた空間に配置されるとともに、
上記筐体カバーは、上記第１および第２のファンに対向するとともに外部の空気を上記空間内に導くための吸気孔部を有するファン対向壁を有しており、かつ、
上記吸気孔部は、上記第１および第２のファンに対して正面となる領域に対して上記ファン対向壁の面内方向に位置ずれした水平方向端部寄りの領域に設けられている、請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
上記吸気孔部は、上記ファン対向壁における上下方向中間部ないし上部寄りの領域に設けられている、請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
上記筐体カバーは、上記第１および第２の風路の各出口に面する正面部および背面部を有しており、その正面部および背面部には、上記各出口からの風を外部に導くための通風孔部が設けられている、請求項５または６に記載の電源装置。
【請求項８】
上記複数の部品には、リアクトルまたはトランスといった電気部品、ならびに電子部品およびヒートシンクが含まれ、
上記第１および第２の風路のうち、下側の風路には、上記一対の垂直壁の他方を貫通して上記電気部品が配置され、その電気部品のコイル部分が風路内に位置する一方、上側の風路には、上記一対の垂直壁の他方に沿って内側に上記ヒートシンクが配置されており、
上記電子部品は、上記一対の垂直壁の他方を貫通して上記ヒートシンクと接するように配置されている、請求項４ないし７のいずれかに記載の電源装置。
【請求項９】
上記第１および第２の風路には、それぞれの内部温度を検出する第１および第２の温度センサが設けられており、
上記第１および第２のファンは、上記第１および第２の温度センサからの信号に基づき、それぞれ独立して制御されるように構成されている、請求項１ないし８のいずれかに記載の電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２１１７７３（Ｐ２０１１−２１１７７３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４４３８（Ｐ２０１０−７４４３８）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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