特開 2024-44256 ヒートシンク、電子機器および電力変換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024044256

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】ヒートシンク、電子機器および電力変換器

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240326BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H05K7/20 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022149676

(22)【出願日】2022-09-21

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099933

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 敏

(74)【代理人】

【識別番号】100124028

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 公雄

(74)【代理人】

【識別番号】100078813

【弁理士】

【氏名又は名称】上代 哲司

(74)【代理人】

【識別番号】100094477

【弁理士】

【氏名又は名称】神野 直美

(72)【発明者】

【氏名】加悦 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】梅原 猛

(72)【発明者】

【氏名】鵜殿 直嗣

(72)【発明者】

【氏名】初川 聡

【テーマコード（参考）】

5E322

5H770

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322BC05

5E322EA03

5E322EA05

5H770AA21

5H770PA22

5H770PA24

5H770PA42

5H770QA01

5H770QA02

5H770QA08

5H770QA27

5H770QA37

(57)【要約】

【課題】筐体内部の電子部品を効率的に冷却でき、筐体内に水が浸入した場合にも電子部品の損傷を防止できるヒートシンク、電子機器および電力変換器を提供する。
【解決手段】電子機器は、筐体と、放熱部が筐体の外部に位置し、部品面が筐体内に位置するように筐体に取付けられたヒートシンクと、部品面に取付けられる電子部品とを含み、ヒートシンクおよび筐体の接続部は、防水処理がなされ、ヒートシンクは、部品面の第１の辺が鉛直線の上方に位置し、第１の辺に対向する部品面の第２の辺が鉛直線の下方に位置するように縦置きに配置され、部品面において、電子部品が取付けられる部品配置領域の上側に、部品配置領域への水の侵入を抑制する抑制部が形成されている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、
放熱部が前記筐体の外部に位置し、部品面が前記筐体内に位置するように前記筐体に取付けられたヒートシンクと、
前記部品面に取付けられる電子部品とを含み、
前記ヒートシンクおよび前記筐体の接続部は、防水処理がなされ、
前記ヒートシンクは、前記部品面の第１の辺が鉛直線の上方に位置し、前記第１の辺に対向する前記部品面の第２の辺が前記鉛直線の下方に位置するように縦置きに配置され、
前記部品面において、前記電子部品が取付けられる部品配置領域の上側に、前記部品配置領域への水の侵入を抑制する抑制部が形成されている、電子機器。

【請求項2】

前記抑制部は、鉛直方向に段差を有する、請求項１に記載の電子機器。

【請求項3】

前記段差は、前記部品面に形成される溝を構成する、請求項２に記載の電子機器。

【請求項4】

前記溝を画定する周縁部のうちの上側部分には、前記部品面に対して鈍角を成す面が形成されている、請求項３に記載の電子機器。

【請求項5】

前記抑制部は、前記部品配置領域の外側において、鉛直方向に延伸する鉛直部分を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子機器。

【請求項6】

前記部品面には、前記抑制部が複数形成され、
前記鉛直部分は、隣接する前記抑制部により共有される、請求項５に記載の電子機器。

【請求項7】

前記抑制部は、前記部品面から突出した凸部を含む、請求項１に記載の電子機器。

【請求項8】

前記凸部は、前記部品面に形成された溝から突出するように前記溝内に配置された撥水性部材を含む、請求項７に記載の電子機器。

【請求項9】

前記抑制部は、鉛直方向の高さが、
前記抑制部の第１の端部から第２の端部まで単調増加もしくは単調減少する形状、または、
前記第１の端部から前記第１の端部および前記第２の端部の間に位置する特定の点まで単調増加し、前記特定の点から前記第２の端部まで単調減少する形状を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子機器。

【請求項10】

電力変換を行う電子部品群と、
回路基板と、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子機器とを含み、
前記電子部品群および前記回路基板は、前記電子機器の前記筐体内に位置し、
前記電子部品群は、前記ヒートシンクの前記部品面に取付けられた前記電子部品を含み、
前記ヒートシンクの前記部品面に取付けられた前記電子部品は、前記回路基板に搭載されている、電力変換器。

【請求項11】

放熱部と、
電子部品が取付けられる部品面とを含み、
前記部品面には、前記電子部品が取付けられる部品配置領域の外側に、前記部品配置領域への水の侵入を抑制する抑制部が形成されている、ヒートシンク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ヒートシンク、電子機器および電力変換器に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電システム等の発電電力を変換して負荷等に供給するパワーコンディショナは、屋外に設置され得る。屋外設置型のパワーコンディショナは防水性能を必要とするため、筐体には密閉型または略密閉型の構造が採用される。また、パワーコンディショナ等の電力変換装置においては、大電力が流されることにより発熱する半導体素子を冷却するために、ヒートシンクが採用される。

【0003】

下記特許文献１には、発熱機器を収納する密閉筐体における結露対策として、筐体内部に吸水材（吸湿材でも可能）を設けることが開示されている。下記特許文献２には、屋外に設置される壁掛け式の電力調整器が開示されている。この電力調整器は内部に、垂直に立ててヒートシンクを収容している。ヒートシンクには半導体が設置され、半導体の発熱はヒートシンクにより放熱される。下記特許文献３には、ある程度までの水の侵入によっては電気回路部品が故障することがない、車載バッテリを充電するための設置型電力変換装置が開示されている。この電力変換装置は、筐体の内部に、垂直に立ててヒートシンクを収容している。ヒートシンクは、基板の部品搭載面の裏側の放熱面に設けられている。筐体背面の上方にファンを設け、下方に設けられた吸気口から吸入した空気の流れにより、ヒートシンクは空冷される。下記特許文献４には、複数の放熱体の結合部における防水性能の低下を抑制しながらコストを低減できるヒートシンクおよびそれを用いたパワーコンディショナが開示されている。ヒートシンクは、第１の放熱体の蟻ほぞ状の凸部と、第２の放熱体の蟻溝状の凹部とが嵌合して一体に形成される。ヒートシンクは、発熱素子に取付けられてパワーコンディショナの筐体内部に収容され、ヒートシンクの下方に設けたファンにより筐体内に吸入される外気により冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１９８６７６号公報

【特許文献2】特開２０１３－１１０９１１号公報

【特許文献3】特開２０２０－３６４５６号公報

【特許文献4】国際公開第２０１４／０１３５７３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された密閉型の筐体、および、特許文献２に開示された略密閉型の筐体においてはヒートシンクを筐体内部に配置すると内部に熱がこもり冷却が困難である問題がある。特許文献３および特許文献４のように、ファンを設け、筐体内に外気を取込み、ヒートシンクを冷却することが必要になるが、雨水等の侵入の防止が難しい問題がある。

【0006】

筐体にヒートシンクを取付け、筐体内部に半導体素子を取付け、フィン等の放熱部を筐体外側に配置できれば、ヒートシンクの冷却性能を確保できる。ヒートシンクと筐体との間はコーキング材等により防水性能を確保する。しかし、コーキング材は製造時に品質維持が難しく、経年劣化等により使用中にコーキング材が剥がれることにより筐体内に雨水が侵入することがある。また、コーキング材の品質確保には検査装置等の費用および作業工数が多くかかり高額となる。また、コーキングを二重にする場合には、それに応じたスペースが必要となり、筐体が大型化してしまい、コスト増加の原因となる。

【0007】

したがって、本開示は、筐体内部の電子部品を効率的に冷却でき、筐体内に水が侵入した場合にも電子部品の損傷を防止できるヒートシンク、電子機器および電力変換器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示のある局面に係る電子機器は、筐体と、放熱部が筐体の外部に位置し、部品面が筐体内に位置するように筐体に取付けられたヒートシンクと、部品面に取付けられる電子部品とを含み、ヒートシンクおよび筐体の接続部は、防水処理がなされ、ヒートシンクは、部品面の第１の辺が鉛直線の上方に位置し、第１の辺に対向する部品面の第２の辺が鉛直線の下方に位置するように縦置きに配置され、部品面において、電子部品が取付けられる部品配置領域の上側に、部品配置領域への水の侵入を抑制する抑制部が形成されている。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、筐体内部の電子部品を効率的に冷却でき、筐体内に水が侵入した場合にも電子部品の損傷を防止できるヒートシンク、電子機器および電力変換器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本開示の実施形態に係る電力変換器を前面から見た外観を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示した電力変換器を示す３面図である。

【図3】図３は、図２に示した電力変換器のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す鉛直断面図である。

【図4】図４は、図２に示した電力変換器のＩＶ－ＩＶ断面を示す鉛直断面図である。

【図5】図５は、図３に示した楕円内を拡大して示す鉛直断面図である。

【図6】図６は、図２に示した電力変換器のＶＩ－ＶＩ断面を示す鉛直断面図である。

【図7】図７は、ヒートシンクに形成された溝を示す鉛直断面図である。

【図8】図８は、筐体内部に水が侵入した場合における水の流れを示す鉛直断面図である。

【図9】図９は、第１変形例に係るヒートシンクを示す正面図である。

【図10】図１０は、線対称でない溝を示す図である。

【図11】図１１は、円弧状の溝を示す図である。

【図12】図１２は、第２変形例に係るヒートシンクを示す正面図である。

【図13】図１３は、第３変形例に係るヒートシンクを示す正面図である。

【図14】図１４は、傾斜面を有する溝を示す鉛直断面図である。

【図15】図１５は、ヒートシンクに配置された凸部を示す鉛直断面図である。

【図16】図１６は、ヒートシンクに形成された段差を示す鉛直断面図である。

【図17】図１７は、ヒートシンクに形成された、図１６と異なる段差を示す鉛直断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施の形態の内容を列記して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

【0012】

（１）本開示の第１の局面に係る電子機器は、筐体と、放熱部が筐体の外部に位置し、部品面が筐体内に位置するように筐体に取付けられたヒートシンクと、部品面に取付けられる電子部品とを含み、ヒートシンクおよび筐体の接続部は、防水処理がなされ、ヒートシンクは、部品面の第１の辺が鉛直線の上方に位置し、第１の辺に対向する部品面の第２の辺が鉛直線の下方に位置するように縦置きに配置され、部品面において、電子部品が取付けられる部品配置領域の上側に、部品配置領域への水の侵入を抑制する抑制部が形成されている。これにより、筐体内部の電子部品を効率的に冷却でき、筐体内に水が侵入した場合にも電子部品の損傷（例えば、短絡および発火事故）を防止できる。

【0013】

（２）上記（１）において、抑制部は、鉛直方向に段差を有するにことができる。これにより、筐体内に侵入した水を段差に沿って移動させ、電子部品が配置されていない部分に流すことができ、電子部品が水により損傷されることを防止できる。

【0014】

（３）上記（２）において、段差は、部品面に形成される溝を構成してもよい。これにより、比較的多くの水が筐体内に侵入しても、侵入した水を溝内において移動させ、電子部品が配置されていない部分に流すことができ、電子部品が水により損傷されることを防止できる。

【0015】

（４）上記（３）において、溝を画定する周縁部のうちの上側部分には、部品面に対して鈍角を成す面が形成されていてもよい。これにより、筐体内に侵入した水を容易に溝に入り込ませ、電子部品が配置されていない部分に流すことができ、電子部品が水により損傷されることを防止できる。

【0016】

（５）上記（１）から（４）のいずれか１つにおいて、抑制部は、部品配置領域の外側において、鉛直方向に延伸する鉛直部分を含んでいてもよい。これにより、筐体内に侵入した水が、電子部品が配置されていない部分を確実に流れるようにでき、電子部品が水により損傷されることを防止できる。

【0017】

（６）上記（５）において、部品面には、抑制部が複数形成され、鉛直部分は、隣接する抑制部により共有されていてもよい。これにより、ヒートシンクの部品面に抑制部を形成する作業量を軽減できる。

【0018】

（７）上記（１）において、抑制部は、部品面から突出した凸部を含んでいてもよい。これにより、筐体内に侵入した水を凸部に沿って移動させ、電子部品が配置されていない部分に流すことができ、電子部品が水により損傷されることを防止できる。

【0019】

（８）上記（７）において、凸部は、部品面に形成された溝から突出するように溝内に配置された撥水性部材を含んでいてもよい。これにより、ヒートシンクの部品面に凸部を容易に形成できる。

【0020】

（９）上記（１）から（５）、（７）および（８）のいずれか１つにおいて、抑制部は、鉛直方向の高さが、抑制部の第１の端部から第２の端部まで単調増加もしくは単調減少する形状、または、第１の端部から第１の端部および第２の端部の間に位置する特定の点まで単調増加し、特定の点から第２の端部まで単調減少する形状を有していてもよい。これにより、筐体内に侵入した水を抑制部に沿って移動させ、電子部品が配置されていない部分に流すことができ、電子部品が水により損傷されることを防止できる。

【0021】

（１０）本開示の第２の局面に係る電力変換器は、電力変換を行う電子部品群と、回路基板と、上記（１）から（９）のいずれか１つの電子機器とを含み、電子部品群および回路基板は、電子機器の筐体内に位置し、電子部品群は、ヒートシンクの部品面に取付けられた電子部品を含み、ヒートシンクの部品面に取付けられた電子部品は、回路基板に搭載されていてもよい。これにより、筐体内部の電子部品を効率的に冷却でき、筐体内に水が侵入した場合にも電子部品の損傷を防止できる。

【0022】

（１１）本開示の第３の局面に係るヒートシンクは、放熱部と、電子部品が取付けられる部品面とを含み、部品面には、電子部品が取付けられる部品配置領域の外側に、部品配置領域への水の侵入を抑制する抑制部が形成されている。これにより、ヒートシンクが、放熱部が電子機器の筐体の外部に位置し、部品面が筐体内に位置し、部品面の抑制部が形成された部分が鉛直線の上方に位置するように縦置きに配置された場合、筐体内部の電子部品を効率的に冷却でき、筐体内に水が侵入した場合にも電子部品の損傷を防止できる。

【0023】

［本開示の実施形態の詳細］
以下の実施の形態においては、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

【0024】

（全体構成）
図１を参照して、本開示の実施形態に係る電力変換器１００は、筐体１０２およびヒートシンク１０４を含む。電力変換器１００は、例えば、ＰＶ（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）パネルと共に太陽光発電システムを構成する。電力変換器１００は、例えば住宅の屋根に設置されたＰＶパネルにより発電された直流電力を交流電力に変換して、住宅内の家電製品等の電気機器に供給する。電力変換器１００は、例えば住宅の外壁（図示せず）に、ヒートシンク１０４が当該外壁に対向するように、取付部材（図示せず）により固定設置される。

【0025】

図１の左下には直交軸を示している（図２以降に関しても同様）。Ｘ軸は、電力変換器１００の背面から前面に向かう方向を正方向とする軸である。同様に、Ｙ軸およびＺ軸はそれぞれ、電力変換器１００の左側面から右側面に向かう方向、および、底面から天面に向かう方向を正方向とする軸である。「左」および「右」とは、電力変換器１００を正面から見た場合の表記である。電力変換器１００が住宅の壁面に設置される場合、通常、Ｚ軸が鉛直線に沿い、上方（即ち重力方向の逆方向）がＺ軸の正方向になるように設置される。

【0026】

図２を参照して筐体１０２は、前面パネル１１０、背面パネル１１２、天面パネル１１４、底面パネル１１６、左側面パネル１１８および右側面パネル１２０を含み、略直方体に形成されている。前面パネル１１０、背面パネル１１２、天面パネル１１４、底面パネル１１６、左側面パネル１１８および右側面パネル１２０は、ネジ等により相互に固定されている。相互の接合部の隙間には防水処理（例えば、コーキング材等による封止）が施されている。背面パネル１１２、天面パネル１１４、底面パネル１１６、左側面パネル１１８および右側面パネル１２０は溶接等により接合されていてもよい。前面パネル１１０が、背面パネル１１２、天面パネル１１４、底面パネル１１６、左側面パネル１１８および右側面パネル１２０に対して、ネジ等により着脱可能に取付けられていれば、電力変換器１００のメンテナンスが容易になる。ヒートシンク１０４は、直方体のベース部１３０および複数の薄板が平行に配置された放熱フィン１３２を含む。ベース部１３０は、筐体１０２の背面パネル１１２に固定されている。電力変換器１００は、電力を変換するための電力変換基板１４０と制御のための制御基板１４２とを含む。

【0027】

図３を参照して、ヒートシンク１０４のベース部１３０は、複数のネジ１６０により筐体１０２の背面パネル１１２に固定されている。ヒートシンク１０４の放熱フィン１３２は、筐体１０２の外部に位置する。具体的には後述するように、背面パネル１１２の中央部には開口が形成されており、ベース部１３０の背面パネル１１２側に位置する部品面１３４は、筐体１０２の内部に対して開放されている。即ち、放熱フィン１３２が筐体１０２の外部に位置するのに対して、ベース部１３０の部品面１３４は筐体１０２の内部に位置する。部品面１３４には、具体的には後述するように、溝１３６が形成されている。

【0028】

図３においては、電力変換基板１４０は、複数のスペーサ１５０を介してネジ１６２により、ヒートシンク１０４の部品面１３４（即ちベース部１３０）に固定されている。電力変換基板１４０は、筐体１０２の背面パネル１１２に固定されていてもよい。電力変換基板１４０には、電力変換を実現するための回路（例えば、ＤＣ／ＡＣコンバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータ）が形成されている。電力変換を実現するための回路は、例えば半導体スイッチング素子を用いたブリッジ回路である。電力変換基板１４０には、回路を構成する半導体スイッチング素子等の複数の発熱部品１５４が搭載されている。発熱部品１５４は、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。発熱部品１５４は、リード線により電力変換基板１４０に接続されており、発熱部品１５４の本体部分は、ヒートシンク１０４の部品面１３４（即ちベース部１３０）にネジにより取付けられている。電力変換時に発熱部品１５４が通電されることにより、発熱部品１５４は発熱し高温になる。発熱部品１５４が発生する熱はベース部１３０に伝達され、さらに放熱フィン１３２に伝達されて放熱フィン１３２から放熱される。これにより、発熱部品１５４は冷却され、電力変換を実行中、損傷されない程度の温度に維持される。

【0029】

制御基板１４２は、複数のスペーサ１５２を介してネジ１６４により基板固定部材１４４に固定されている。基板固定部材１４４は、背面パネル１１２、天面パネル１１４、底面パネル１１６、左側面パネル１１８および右側面パネル１２０のいずれかに、固定部材（図示せず）により取付けられている。制御基板１４２に搭載される電子部品は、例えば、電力変換機能とは直接関係せず、通電されても発熱部品１５４ほどには高温にはならない。

【0030】

図４を参照して、上記したように、背面パネル１１２には、縁部１７０により画定される開口１７２が形成されている。図４は、図２に示したように、制御基板１４２と（より具体的には基板固定部材１４４と（図３参照））電力変換基板１４０との間において電力変換器１００を破断した断面図である。図４は、電力変換器１００から前面パネル１１０、制御基板１４２および基板固定部材１４４を取外した正面図とも言える。ヒートシンク１０４の部品面１３４（即ちベース部１３０）は、上記したように、複数のネジ１６０により背面パネル１１２に取付けられている。複数（即ち３枚）の電力変換基板１４０の各々は、複数（即ち４個）のネジ１６２により、ヒートシンク１０４の部品面１３４（即ちベース部１３０）に取付けられている。図４において網掛けした部分は、防水処理のために、背面パネル１１２と部品面１３４とが接合される部分に設けられたコーキング材１７４を示す。即ち、図５を参照して、コーキング材１７４は、背面パネル１１２と部品面１３４との間に配置されている。コーキング材は、撥水性の部材であり、雨水が筐体１０２の内部に侵入することを防止する。コーキング材は、縁部１７０の全周にわたって、縁部１７０と部品面１３４との間に配置されていればよく、縁部１７０に沿った幅は任意である。

【0031】

図６を参照して、上記したように、ヒートシンク１０４の部品面１３４（即ちベース部１３０）には、線分状の溝１３６が形成され、複数（即ち１２個）の発熱部品１５４がネジ１６６により取付けられている（図５参照）。図６は、電力変換基板１４０と部品面１３４との間において電力変換器１００を破断した断面図である。図６は、電力変換器１００から前面パネル１１０、制御基板１４２、基板固定部材１４４および電力変換基板１４０を取外した正面図とも言える。図６には、図４に示した３枚の電力変換基板１４０の各々に形成された回路（図示せず）に接続される複数（即ち４個）の発熱部品１５４を１組として、３組の発熱部品１５４が示されている。図５を参照して、各発熱部品１５４は、リード線１５６により電力変換基板１４０の回路にハンダ等により接続されている。部品面１３４において、各組の発熱部品１５４が取付けられる部品配置領域（一点鎖線部分参照）の上側（即ちＺ軸の正方向）に各溝１３６が形成されている。溝１３６は、所定の深さおよび幅を有する。各溝１３６は、右上から左下に傾いた直線状に形成されている。即ち、溝１３６は、ＹＺ平面内において、Ｙ座標に対してＺ座標が単調増加する形状に形成されている。溝１３６は、例えばヒートシンク１０４の部品面１３４を切削加工することにより形成できる。

【0032】

上記したように、電力変換器１００が住宅の壁面に配置されると、ヒートシンク１０４は部品面１３４が鉛直線（即ちＺ軸）に沿うように配置される。即ち、ヒートシンク１０４は、長方形である部品面１３４の第１の辺１３４ａが鉛直線の上方に位置し、第１の辺１３４ａに対向する第２の辺１３４ｂが鉛直線の下方に位置するように縦置きに配置される。図７を参照して、溝１３６の深さｄおよび幅Ｗは任意である。例えば、深さｄは３ｍｍから１０ｍｍであり、幅Ｗは３ｍｍから１０ｍｍである。

【0033】

電力変換器１００が住宅の壁面に配置された後、コーキング材１７４に経年劣化等が生じると、劣化した部分から雨水が筐体１０２内部、即ち電力変換器１００内部に侵入する。図８を参照して、電力変換器１００内部に侵入した少量の水は、破線の矢印により示すように流れる。即ち、侵入した水は、部品面１３４を鉛直下方に流れ、溝１３６の上側縁部１３８に到達しても表面張力により溝１３６には入らずに、部品面１３４上を上側縁部１３８に沿って斜め下方に流れる。その後、溝１３６の左端部から部品面１３４上を鉛直下方に流れる。これにより、コーキング材１７４の劣化した部分から電力変換器１００内部に侵入した水が、部品面１３４に取付けられている発熱部品１５４に接触することを抑制できる。即ち、溝１３６は抑制部として機能する。したがって、発熱部品１５４が雨水の影響を受けて、損傷されることを防止できる。

【0034】

侵入した水は、微量であれば部品面１３４の鉛直下方に流れる過程において、発熱部品１５４の発熱がベース部１３０に伝達されて部品面１３４の温度が上昇することにより、自然に乾燥する。部品面１３４上を鉛直下方に流れる水は、縁部１７０および部品面１３４により形成される段差部分（図８に示した一点鎖線部分参照）に、表面張力により滞留する。水の量が増えて滞留できなくなれば、背面パネル１１２上を流れて底面パネル１１６上に滞留する。したがって、例えば、底面パネル１１６に水抜き穴等を設けておけば、侵入した水を電力変換器１００の外部に排出させることができる。

【0035】

なお、電力変換器１００の内部に侵入し溝１３６の上側縁部１３８に到達した水が、溝１３６に入った場合には、水は溝１３６内を斜め下方に、左端部に向かって流れる。その後、水は溝１３６の左端部から溝１３６の外に出て、部品面１３４上を鉛直下方に流れる。したがって、水が部品面１３４上を上側縁部１３８に沿って斜め下方に流れる場合と同様に、水が部品面１３４に取付けられている発熱部品１５４に接触することを抑制できる。

【0036】

上記したように、電力変換器１００は、筐体１０２およびヒートシンク１０４を含み、ヒートシンク１０４の放熱フィン１３２が筐体１０２の外部に位置するように構成されていることにより、筐体１０２内部の電子部品（即ち発熱部品１５４）を効率的に冷却できる。また、ベース部１３０の部品面１３４に溝１３６を設けることにより、コーキング材の劣化等により電力変換器１００の内部に雨水が侵入した場合にも、部品面１３４に取付けられている発熱部品１５４に水が接触することを抑制し、発熱部品１５４の損傷を防止できる。

【0037】

上記においては、複数の部品面１３４が全て右上から左下方向に斜めに形成される場合を説明した。この場合、溝を形成する加工が最も簡単であるが、これに限定されない。複数の溝の少なくとも１つの溝は、左上から右下方向に斜めに形成されていてもよい。

【0038】

上記においては、部品面１３４上に溝が直線状に形成される場合を説明したが、これに限定されない。部品面１３４上において、溝は円弧状に形成されてもよい。即ち、部品面１３４が鉛直線に沿うように配置された場合に、溝の鉛直方向の高さが、溝の両端部のうち第１の端部から第２の端部まで単調増加または単調減少する形状であればよい。これにより、筐体１０２およびヒートシンク１０４の接続部から筐体１０２の内部に侵入した水を、部品面１３４に形成された溝に沿って移動させ、電子部品（即ち発熱部品１５４）が配置されていない部分に流すことができる。したがって、電子部品が水により損傷されることを防止できる。

【0039】

（第１変形例）
上記においては、図６および図８に示したように、ヒートシンク１０４の部品面１３４上に、直線状の溝１３６が形成される場合を説明したが、これに限定されない。図９を参照して、第１変形例に係るヒートシンク１８０は、ベース部と放熱フィンとを含みヒートシンク１０４と同様に形成されている。ヒートシンク１８０がヒートシンク１０４と異なる点は、ベース部の部品面１８２に形成されている複数の溝２００の各々が、２本の線分が相互に端部において接続された山形に形成されている点だけである。溝２００は溝１３６と同様に、所定の深さおよび幅の溝である。ヒートシンク１８０は、ヒートシンク１０４と同様に筐体１０２の縁部１７０にネジにより固定され、筐体１０２とヒートシンク１８０の部品面１８２との間にはコーキング材が配置される。また、ヒートシンク１８０の部品面１８２には、発熱部品１５４がネジにより取付けられる。図９には、ヒートシンク１８０が筐体１０２に取付けられた場合の背面パネル１１２の縁部１７０および発熱部品１５４を破線により示している。

【0040】

図９には、ヒートシンク１８０が筐体１０２に取付けられ、図１に示した電力変換器１００と同様の電力変換器が構成された場合に、上記したように筐体１０２を構成する各面を基準として定められるＸＹＺ軸を示している。溝２００は、ＹＺ平面内において、溝２００の両端部の間に位置する点のうち、Ｚ座標が最大である点Ａを特定の点として、溝２００の左端部から特定の点ＡまでＺ座標が単調増加し、特定の点Ａから溝２００の右端部までＺ座標が単調減少する形状に形成されている。溝２００が筐体１０２に取付けられた電力変換器が住宅の壁面に配置されると、Ｚ軸の正方向は鉛直上方になる。コーキング材に経年劣化等が生じると、劣化した部分から雨水が筐体１０２の内部に侵入する。その場合、図８と同様に、侵入した水を、溝２００の上側縁部に沿って、左右いずれかの端部の方向に流すことができる。溝２００の端部（即ち右端部または左端部）に到達した水は、端部から部品面１８２上を鉛直下方に流れる。これにより、コーキング材の劣化した部分から電力変換器内部に侵入した水が、部品面１８２に取付けられている発熱部品１５４に接触することを抑制できる。即ち、溝２００は抑制部として機能する。したがって、発熱部品１５４が雨水の影響を受けて、損傷されることを防止できる。

【0041】

なお、図９においては、点Ａが溝２００の左右方向の中央に位置し、溝２００の左端部のＺ座標と右端部のＺ座標とが等しい場合、即ち、点Ａを通るＺ軸に沿った線を基準として、溝２００が線対称である場合を示しているが、これに限定されない。溝２０２は、点Ａが、溝２００の左端部と右端部の間の任意の位置にある形状であってもよい。また、溝２００の左端部のＺ座標と右端部のＺ座標とが異なっていてもよい。点ＡのＺ座標が、溝２００の左端部のＺ座標および右端部のＺ座標のいずれよりも大きければよい。図９に示した溝２００の少なくとも１つが、図１０に示す溝２０２により代替されていてもよい。図１０には、図９と同様に、ヒートシンクの部品面（即ちベース部）に溝２０２が形成された場合のＸＹＺ軸を示し、ＹＺ平面内において、溝２０２の両端部の間に位置する点のうち、Ｚ座標が最大である特定の点Ａを示している。溝２０２において、点ＡのＺ座標は、溝２００の左端部に位置する点ＢのＺ座標および右端部に位置する点ＣのＺ座標のいずれよりも大きい。溝２０２が形成されたヒートシンクが筐体１０２に取付けられた電力変換器が住宅の壁面に配置されると、Ｚ軸の正方向は、鉛直線の上方になる。コーキング材に経年劣化等が生じると、劣化した部分から雨水が電力変換器１００の内部に侵入する。その場合、図８と同様に、侵入した水を、溝２０２の上側縁部に沿って、左右いずれかの端部の方向に流すことができる。溝２０２の端部（即ち右端部または左端部）に到達した水は、端部から部品面上を鉛直下方に流れる。これにより、コーキング材の劣化した部分から電力変換装置内部に侵入した水が、ヒートシンクの部品面に取付けられている発熱部品に接触することを抑制できる。

【0042】

また、図６、図８から図１０に示したような線分状または線分が組み合わされた形状の溝に限定されない。図１１に示すように、円弧状の溝２０４であってもよい。図１１には、図１０と同様にＸＹＺ軸を示し、ＹＺ平面内において、溝２０４の両端部の間に位置する点のうち、Ｚ座標が最大である特定の点Ａを示している。溝２０４は、溝２０４の左端部から特定の点ＡまでＺ座標が単調増加し、特定の点Ａから溝２０４の右端部までＺ座標が単調減少する形状に形成されている。溝２０４が形成されたヒートシンクが筐体１０２に取付けられた電力変換器が住宅の壁面に配置されると、Ｚ軸の正方向は、鉛直線の上方になる。したがって、上記したように、雨水が電力変換器１００の内部に侵入すると、侵入した水を、溝２０４の上側縁部に沿って、左右いずれかの端部の方向に流すことができる。溝２０４の端部（即ち右端部または左端部）に到達した水は、端部から部品面上を鉛直下方に流れる。これにより、コーキング材の劣化した部分から電力変換装置内部に侵入した水が、ヒートシンクの部品面に取付けられている発熱部品に接触することを抑制できる。

【0043】

なお、図１１においては、点Ａが溝２０４の中央に位置し、溝２０４の左端部のＺ座標と右端部のＺ座標とが等しい場合、即ち、点Ａを通るＺ軸に沿った線を基準として、溝２０４が線対称である場合を示しているが、これに限定されない。点Ａは、溝２０４の左端部と右端部の間の任意の位置にあればよい。また、溝２０４の左端部のＺ座標と右端部のＺ座標とが異なっていてもよい。点ＡのＺ座標が、溝２０４の左端部のＺ座標および右端部のＺ座標のいずれよりも大きければ、電力変換器内に侵入した水を、上記したように流すことができ、ヒートシンクの部品面に取付けられている発熱部品１５４に、水が接触することを抑制できる。

【0044】

即ち、部品面１３４に形成される溝は、傾斜した直線状（図６参照）に形成されない場合、部品面１３４が鉛直線に沿うように配置されると、溝の鉛直方向の高さが、溝の第１の端部から特定の点Ａまで単調増加し、特定の点Ａから第２の端部まで単調減少する形状を有していればよい。これにより、筐体１０２およびヒートシンクの接続部から筐体１０２内に侵入した水を溝に沿って移動させ、電子部品が配置されていない部分に流すことができ、電子部品が水により損傷されることを防止できる。

【0045】

（第２変形例）
上記においては、発熱部品の上側にだけ溝が位置する場合を説明したが、これに限定されない。図１２を参照して、第２変形例に係るヒートシンク１８４は、ベース部と放熱フィンとを含みヒートシンク１０４およびヒートシンク１８０と同様に形成されている。ヒートシンク１８４がヒートシンク１０４およびヒートシンク１８０と異なる点は、ベース部の部品面１８６に形成されている複数の溝２０６の各々が、円弧状（即ち半円弧状）の部分（図１１の溝２０４参照）と、その両端部から延伸する鉛直部分２０８とにより形成されている点だけである。溝２０６は溝１３６および溝２００等と同様に、所定の深さおよび幅の溝である。部品面１８６は、ヒートシンク１０４と同様に筐体１０２にネジにより固定され、筐体１０２とヒートシンク１８４の部品面１８６との間にはコーキング材が配置される。また、ヒートシンク１８４の部品面１８６には、発熱部品１５４がネジにより取付けられる。図１２には、ヒートシンク１８４が筐体１０２に取付けられた場合の背面パネル１１２の縁部１７０および発熱部品１５４を破線により示している。各溝２０６を構成する２つの鉛直部分２０８は、部品面１８６にネジにより取付けられ、各電力変換基板１４０に搭載される１組（即ち４個）の発熱部品１５４の両側に位置する。

【0046】

図１２には、図９および図１０と同様に、ＸＹＺ軸を示し、ＹＺ平面内において、円弧部分に位置する点のうち、Ｚ座標が最大である特定の点Ａを示している。ヒートシンク１８４が筐体１０２に取付けられた電力変換器が住宅の壁面に配置されると、Ｚ軸の正方向は、鉛直上方になる。コーキング材に経年劣化等が生じると、劣化した部分から雨水が筐体１０２内部に侵入する。その場合、図８と同様に、侵入した水を、溝２０６の上側縁部に沿って、左右いずれかの端部の方向に流すことができる。溝２０６の端部（即ち右端部または左端部）に到達した水は、端部から部品面１８６上を重力方向（即ちＺ軸の負方向）に流れる。これにより、コーキング材の劣化した部分から電力変換器の内部に侵入した水が、部品面１８６に取付けられている発熱部品１５４に接触することを抑制できる。したがって、発熱部品１５４が雨水の影響を受けて、損傷されることを防止できる。溝２０４が、円弧状の部分から鉛直方向に延伸する溝２０６を含むことにより、筐体内に侵入した水が、発熱部品１５４が配置されていない部分を確実に流れるようにでき、発熱部品１５４が水により損傷されることを防止できる。

【0047】

なお、図１２に示した溝２０４における円弧状部分（図１１の溝２０４参照）は、図９に示した溝２００または図１０に示した溝２０２により代替されてもよい。そのような溝の場合にも、図１２に示した溝２０６と同様に、筐体内に侵入した水が、発熱部品１５４が配置されていない部分を確実に流れるようにでき、発熱部品１５４が水により損傷されることを防止できる。

【0048】

（第３変形例）
上記においては、ヒートシンクの部品面に複数の溝が形成される場合を説明したが、これに限定されない。図１３を参照して、第３変形例に係るヒートシンク１８８は、ベース部と放熱フィンとを含みヒートシンク１８４と同様に形成されている。ヒートシンク１８８が、ヒートシンク１８４と異なる点は、ベース部の部品面１９０に１つの溝２１０が形成されている点である。即ち、溝２１０は、３つの円弧が連結された部分と、円弧の連結部から延伸する鉛直部分２１２とにより形成されている。溝２１０は、図１２に示した３つの溝２０６を結合した形状、即ち、隣接する溝２０６の鉛直部分２０８を結合して鉛直部分２１２とした形状（隣接する円弧部分が鉛直部分２１２を共有する形状）と言える。溝２１０は溝２０６と同様に、所定の深さおよび幅の溝である。部品面１９０は、部品面１８６と同様に、筐体１０２にネジにより固定され、筐体１０２とヒートシンク１８８の部品面１９０との間にはコーキング材が配置される。また、ヒートシンク１８８の部品面１９０には、発熱部品１５４がネジにより取付けられる。図１３には、ヒートシンク１８８が筐体１０２に取付けられた場合の背面パネル１１２の縁部１７０および発熱部品１５４を破線により示している。溝２１０を構成する各鉛直部分２１２は、部品面１９０にネジにより取付けられ、各電力変換基板１４０に搭載される１組（即ち４個）の発熱部品１５４の両側のいずれかに位置する。

【0049】

図１３には、図１２と同様に、ＸＹＺ軸を示し、ＹＺ平面内において、１つの円弧部分（即ち右端の円弧部分）に位置する点のうち、Ｚ座標が最大である特定の点Ａを示している。ヒートシンク１８８が筐体１０２に取付けられた電力変換器が住宅の壁面に配置されると、Ｚ軸の正方向は鉛直上方になる。コーキング材に経年劣化等が生じると、劣化した部分から雨水が筐体１０２の内部に侵入する。その場合、図８と同様に、侵入した水を、表面張力により溝２１０の円弧状部分の上側縁部に沿って、左右いずれかの方向に流すことができる。部品面１９０上を流れて溝２１０の端部、即ち、右端または左端の鉛直部分２１２の下端部に到達した水は、さらに部品面１９０上を重力方向（即ちＺ軸の負方向）に流れる。一方、隣接する溝２１０の円弧の連結部に到達した水は、連結部から溝２１０に入り、鉛直部分２１２を流れる。水が鉛直部分２１２の下方端部に到達すると、溝２１０の外に出て、部品面１９０上を重力方向に流れる。これにより、コーキング材の劣化した部分から電力変換器内部に侵入した水が、部品面１９０に取付けられている発熱部品１５４に接触することを抑制できる。したがって、発熱部品１５４が雨水の影響を受けて、損傷されることを防止できる。溝２１０において、隣接する円弧状部分が鉛直部分２１２を共有することにより、筐体内に侵入した水が、発熱部品１５４が配置されていない部分を確実に流れるようにでき、発熱部品１５４が水により損傷されることを防止できる。

【0050】

上記においては、主として表面張力により、部品面において、溝の上側縁部に沿って水を流す場合を説明した。侵入する水の量が多くなると、表面張力によっては、溝の上側縁部に水を保持できず、水は溝の中に入り溝を流れる。したがって、侵入した水が積極的に溝の中に入るように、溝を形成してもよい。例えば、図１４を参照して、ヒートシンクの部品面１３４に形成される溝２１４は、その上側縁部に傾斜面２２０を有している。傾斜面２２０は、部品面１３４に図７に示した溝１３６を形成し、溝１３６の上側の角を斜めに切削する面取り加工により形成できる。傾斜面２２０が部品面１３４と成す角度θが鈍角（即ち、９０度より大きい角度）である場合、部品面１３４が鉛直になるように配置されていれば、部品面１３４の上方から流れる水は容易に溝２１４の中に入る。溝２１４のＹＺ面内の形状が、図６、図９から図１３に示した溝と同様に形成されていれば、溝２１４に入った水は溝２１４を流れる。したがって、部品面１３４に取付けられている発熱部品が雨水の影響を受けて、損傷されることを防止できる。溝２１４を画定する周縁部のうちの上側部分に、部品面１３４に対して鈍角を成す傾斜面２２０が形成されることにより、筐体内に侵入した水を容易に溝２１４に入り込ませ、電子部品が配置されていない部分に流すことができ、電子部品が水により損傷されることを防止できる。

【0051】

上記においては、部品面に形成した溝により、部品面に取付けられている電子部品を回避して水が流れるようにしたが、これに限定されない。部品面に凸部を形成してもよい。これにより、筐体１０２内に侵入した水を凸部に沿って移動させ、電子部品が配置されていない部分に流すことができ、電子部品が水により損傷されることを防止できる。例えば、図１５を参照して、図６に示した溝１３６に撥水性部材（例えばコーキング材）を充填して凸部２２２を形成してもよい。即ち、凸部２２２は、図６に示した溝１３６と同様に、部品面１３４（即ちＹＺ面）内において、傾斜した直線状に形成されている。したがって、図８と同様に、筐体内に侵入した水を、表面張力により、凸部２２２の上側部分に沿って移動させ、電子部品が配置されていない部分に流すことができ、電子部品が水により損傷されることを防止できる。ヒートシンクの部品面１３４に溝１３６を形成し、溝１３６に撥水性部材を充填することにより、凸部を容易に形成できる。なお、ヒートシンクの部品面に位置精度よく凸部を形成できればよく、部品面に溝を形成せずに、部品面に直接発水性部材を塗布等により形成してもよい。

【0052】

上記においては、ヒートシンクの部品面に溝または凸部を形成する場合を説明したが、これに限定されない。ヒートシンクの部品面に段差を形成すれば、筐体内に侵入した水を、表面張力により、その段差に沿って移動させることができる。例えば、図１６を参照して、ヒートシンクのベース部１３０の部品面１３４に段差２２４が形成されていてもよい。部品面１３４のうち部品配置領域２３０は、水が接触すると損傷される電子部品が配置される領域であり、部品非配置領域２３２は、電子部品が配置されない領域である。部品配置領域２３０と部品非配置領域２３２との境界に段差２２４が形成されている。段差２２４のＹＺ面内の形状は、例えば、図６および図９から図１３に示したように、その端部（右端部、左端部または両方の端部）に向かって傾斜している形状であればよい。ヒートシンクの部品面１３４が鉛直線に沿い、部品配置領域２３０が鉛直線の下方に位置し、部品非配置領域２３２が鉛直線の上方に位置するように配置された場合、ヒートシンクは、段差２２４により鉛直方向（即ちＺ軸方向）に段差を有することになる。これにより、部品非配置領域２３２上を上方から流れてきた水が段差２２４に到達すると、段差２２４に沿って流れる。したがって、部品配置領域２３０に配置された電子部品に水が接触することを抑制でき、電子部品が水により損傷されることを防止できる。

【0053】

また、図１７を参照して、ヒートシンクのベース部１３０の部品面１３４に、図１６とは凹凸が反対の段差２２６を形成してもよい。段差２２６は、部品配置領域２３０と部品非配置領域２３２との境界に形成されている。段差２２６のＹＺ面内の形状は、例えば、図６および図９から図１３に示したように、その端部（右端部、左端部または両方の端部）に向かって傾斜している形状であればよい。ヒートシンクの部品面１３４が鉛直線に沿い、部品配置領域２３０が鉛直線の下方に位置し、部品非配置領域２３２が鉛直線の上方に位置するように配置された場合、ヒートシンクは、段差２２６により鉛直方向（即ちＺ軸方向）に段差を有することになる。これにより、部品非配置領域２３２上を上方から流れてきた少量の水が段差２２６に到達すると、表面張力により、水は段差２２６の角部に沿って流れる。したがって、部品配置領域２３０に配置された電子部品に水が接触することを抑制でき、電子部品が水により損傷されることを防止できる。

【0054】

上記においては、電力変換器に関して、筐体内部の電子部品を効率的に冷却でき、筐体内に水が侵入した場合にも電子部品の損傷を防止できることを説明したが、これに限定されない。本開示は、発熱部品である電子部品と、当該電子部品が取付けられたヒートシンクとを含む、電力変換器以外の電子機器にも適用できる。

【0055】

以上、実施の形態を説明することにより本開示を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本開示は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本開示の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味および範囲内での全ての変更を含む。

【符号の説明】

【0056】

１００ 電力変換器
１０２ 筐体
１０４、１８０、１８４、１８８ ヒートシンク
１１０ 前面パネル
１１２ 背面パネル
１１４ 天面パネル
１１６ 底面パネル
１１８ 左側面パネル
１２０ 右側面パネル
１３０ ベース部
１３２ 放熱フィン
１３４、１８２、１８６、１９０ 部品面
１３４ａ 第１の辺
１３４ｂ 第２の辺
１３６、２００、２０２、２０４、２０６、２１０、２１４ 溝
１３８ 上側縁部
１４０ 電力変換基板
１４２ 制御基板
１４４ 基板固定部材
１５０、１５２ スペーサ
１５４ 発熱部品
１５６ リード線
１６０、１６２、１６４、１６６ ネジ
１７０ 縁部
１７２ 開口
１７４ コーキング材
２０８、２１２ 鉛直部分
２２０ 傾斜面
２２２ 凸部
２２４、２２６ 段差
２３０ 部品配置領域
２３２ 部品非配置領域
Ａ、Ｂ、Ｃ 点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】