JP5865690B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

この発明は、改良された筐体の内部構造を有する電力変換装置に関する。

通常、電力変換装置は、その構成部品を筐体内に収納し、筐体内部で構成部品同士の配線接続を行うことにより組み立て完成させる。これらの構成部品には発熱する部品が含まれる。そして、発熱部品のうち、リアクトル類は外形寸法が大きいので、筐体内の配置とその冷却方法が、筐体全体のコンパクト化、合理化ニーズにとって特に重要となる。このため、複数台のリアクトルを備えた電力変換装置において、筐体内部に冷却用空気流通ダクトを形成し、この冷却用空気流通ダクトの内部に複数台のリアクトルを配置し、このダクトの上側領域に電力変換部であるインバータ回路の構成部品と冷却ファンを配置する提案が為されている（例えば特許文献１参照。）。

特開２００５−２９４４５６号公報（第６−９頁、図１）

特許文献１に示された手法は、装置容量が比較的小さい場合に有効である。しかしながらある程度以上の装置容量となると、電力変換部とリアクトルを同一の冷却風で冷却する
と冷却風量が極端に多く必要となるなど冷却効率が悪化し、筐体及び冷却ファンが大型となるなど筐体のコンパクト化の阻害要因となる。本発明は上記問題点に鑑みて為されたもので、比較的容量の大きい装置であっても複数台のリアクトルを効率良く冷却することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置は、筐体を上下方向に２分割して盤上部室と盤下部室を形成し、この盤上部室に第１のリアクトルを、盤下部室に第２のリアクトルを夫々収納したリアクトル盤と、前記盤上部室の前面下部に設けられた第１の吸気口と、前記盤下部室の前面下部に設けられた第２の吸気口と、前記リアクトル盤の天井部に設けられた第１の冷却ファンと、前記リアクトル盤と列盤構成され、前面下部に設けられた第３の吸気口から流入し、天井部に設けられた第２の冷却ファンによって上部に排出される冷却風によって内部用品を冷却するようにした第１の隣接盤と、前記盤下部室と前記第１の隣接盤が隣接する側面部に設けられた第１の開口部とを具備し、前記第１のリアクトルは、前記第１の吸気口から流入し、前記第１の冷却ファンによって前記リアクトル盤の上部に排出される冷却風によって冷却され、前記第２のリアクトルは、前記第２の吸気口から流入し、前記第１の開口部を経由して前記第２の冷却ファンによって前記第１の隣接盤の上部に排出される冷却風によって冷却されるようにしたことを特徴としている。

この発明によれば、比較的容量の大きい装置であっても複数台のリアクトルを効率良く冷却することが可能な電力変換装置を提供することが可能となる。

本発明の実施例１に係る電力変換装置のリアクトル配置部の構造図。 本発明の実施例１に係る電力変換装置の全体構造図。 本発明の実施例１に係る電力変換装置の回路構成図。 本発明の実施例２に係る電力変換装置のリアクトル配置部の構造図。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

以下、本発明の実施例１に係る電力変換装置を図１乃至図３を参照して説明する。

図１は本発明の実施例１に係る電力変換装置のリアクトル配置部の構造図である。図２は、本発明の実施例１に係る電力変換装置の全体構造図であり、電力変換装置の列盤構成の概略を示している。図２は、（ａ）正面図、（ｂ）平面図及び（ｃ）右側面図から成り、この背面図に相当するのが図１である。図２の全体構造図に対応する回路構成を図３に示してある。

まず、図２及び図３を参照してこの実施例１の電力変換装置の概要について説明する。図３の入力盤４は交流電源の入力部であり、図２（ａ）の前面左端に配置されている。入力盤４から得られる交流はフィルタ盤２に与えられ高調波を除去する。フィルタ盤２は図２（ｂ）に示すように背面左端に配置されている。フィルタ盤２の出力はコンバータ盤５に与えられ、ここで交流を直流に変換する。コンバータ盤５は図２（ａ）の前面でフィルタ盤２と隣接して配置されている。コンバータ盤５の出力はチョッパ盤６に与えられ直流電圧が調整される。チョッパ盤６は図２（ａ）の前面でコンバータ盤５と隣接して配置されている。チョッパ盤６の直流出力はＤＣＬ盤１に与えられる。ＤＣＬ盤１は図２（ｂ）に示すようにフィルタ盤２と列盤構成される隣接盤であり、背面中央に配置されている。ＤＣＬ盤１の出力はインバータ盤７に与えられ、このインバータ盤で直流を再び交流に変換する。インバータ盤７はチョッパ盤６と隣接し、図２（ａ）の前面右端に配置されている。インバータ盤７の交流出力は出力盤３に与えられる。出力盤３は図２（ｂ）に示すようにＤＣＬ盤１と列盤構成される隣接盤であり、背面右端に配置されている。そして、出力盤３の出力によって、例えば交流電動機１０を駆動する。

次に図１に基づいてＤＣＬ盤１内のＤＣリアクトルの配置と冷却方法を中心に説明する。前述のように図１は図２に示した列盤構成された盤の背面図である。従って、左端に出力盤３、中央にＤＣＬ盤１、そして右端にフィルタ盤２が列盤配列された構成となっている。出力盤３においては、背面側から見て盤下部前面に設けられた吸気口３２Ａから吸い込まれた冷却風が、盤内部の母線などの構成用品を冷却し、盤天井部に設けられた排気用の冷却ファン３３によって上部に排出される構造となっている。同様に、フィルタ盤２においては、背面側から見て盤下部前面に設けられた吸気口２２Ａから吸い込まれた冷却風が、盤内部のＡＣリアクトル２１Ａ、２１Ｂなどを冷却し、盤天井部に設けられた排気用の冷却ファン２３によって上部に排出される構造となっている。

ＤＣＬ盤１は盤内部が上下に２分割される構造となっており、盤下部室にＤＣリアクトル１１Ａが、盤上部室にＤＣリアクトル１２Ｂが設置されている。盤下部室にはやはり背面側から見て盤下部室下部の前面に設けられた吸気口１２Ａから吸い込まれた冷却風がＤＣリアクトル１１Ａを冷却するが、その冷却風は、盤下部室上部の側面に設けられた開口部１４Ａ及び１５Ａから隣接盤に流出する構造となっている。すなわち、ＤＣＬ盤１と出力盤３との隣接面に設けられた開口部１４Ａを通過した冷却風は、前述した吸気口３２Ａから吸い込まれた冷却風と合流して冷却ファン３３によって上部に排出されるように構成されている。同様に、ＤＣＬ盤１とフィルタ盤２との隣接面に設けられた開口部１５Ａを通過した冷却風は、前述した吸気口２２Ａから吸い込まれた冷却風と合流して冷却ファン２３によって上部に排出されるように構成されている。

盤上部室に設けられたＤＣリアクトル１１Ｂは、盤上部室下部の前面に設けられた吸気口１２Ｂから吸い込まれた冷却風によって冷却され、この冷却風は、ＤＣＬ盤１の天井部に設けられた排気用の冷却ファン１３によって上部に排出される構造となっている。

以上説明した構造によって、出力盤３の母線、フィルタ盤２のＡＣリアクトル２１Ａ、２１Ｂと比較して発熱の大きいＤＣリアクトル１１Ａ、１１Ｂの冷却を効果的に行うことが可能となる。尚この実施例においては、図３に示したようにＤＣリアクトル１１Ａ、１１Ｂは元々１台のＤＣリアクトルを２分割してコンパクトに盤内に配置し効果的な冷却を実現したものである。

図４は本発明の実施例２に係る電力変換装置のリアクトル配置部の構造図である。この実施例２の各部について、図１の本発明の実施例１に電力変換装置のリアクトル配置部の構造図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、ＤＣリアクトル１１Ｃが追加されたことに伴い、ＤＣＬ盤１Ａを上下方向に３分割構成とした点である。

この実施例２において、盤上部室に設置されたＤＣリアクトル１１Ｂの構成及び冷却方法は実施例１で説明した通りである。また、盤下部室に設置されたＤＣリアクトル１１Ａの構成及び冷却方法は基本的に実施例１で説明した通りである。但しこの実施例２における冷却風は出力盤３との隣接面の開口部１４Ａのみから流出する構成となっており、実施例１で説明した開口部１５Ａは設けられていない。

この実施例２においては３台目のＤＣリアクトル１１Ｃを３分割構成の中央部分である中央室に配置している。盤中央室下部の前面に設けられた吸気口１２Ｃから吸い込まれた冷却風がこのＤＣリアクトル１１Ｃを冷却するが、その冷却風は、盤中央室上部の側面に設けられた開口部１４Ｃから隣接盤であるフィルタ盤２に流出する構造となっている。そしてこの冷却風は、実施例１で述べた吸気口２２Ａから吸い込まれた冷却風と合流して冷却ファン２３によって上部に排出されるように構成されている。

以上説明したようにこの実施例２においても比較的発熱の大きいＤＣリアクトル１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃの冷却を効果的に行うことが可能となる。尚この実施例においてもＤＣリアクトル１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは元々１台のＤＣリアクトルを３分割してコンパクトに盤内に配置し効果的な冷却を実現したものである。

以上本発明のいくつかの実施例を説明したが、これらの実施例は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、実施例１では図３の回路構成の電力変換装置について説明したが、回路構成は図３に限らず、複数のリアクトルを有する電力変換装置であれば適用可能である。すなわち、リアクトルの個数が３台を超える場合はリアクトル盤を複数個設ける構成とすればよい。

また、実施例で説明したように、回路構成上１台のリアクトルであっても、これを複数個に分割して互いを並列接続する構成としてもよい。

更に、実施例１においてＤＣリアクトル１２Ａの冷却風を開口部１４Ａ及び１５Ａを通過させると説明したが、この何れかのみとしても良い。すなわちＤＣＬ盤１に隣接する隣接盤が両側にある必要はなく、片側だけであっても良い。

１、１Ａ ＤＣＬ盤
２ フィルタ盤
３ 出力盤
４ 入力盤
５ コンバータ盤
６ チョッパ盤
７ インバータ盤
１０ 交流電動機
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ ＤＣリアクトル
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 吸気口
１３ 冷却ファン
１４Ａ、１４Ｃ、１５Ａ 開口部
２１Ａ、２１Ｂ ＡＣリアクトル
２２Ａ 吸気口
２３ 冷却ファン
３２Ａ 吸気口
３３ 冷却ファン

Claims (5)

1. 筐体を上下方向に２分割して盤上部室と盤下部室を形成し、この盤上部室に第１のリアクトルを、盤下部室に第２のリアクトルを夫々収納したリアクトル盤と、
   前記盤上部室の前面下部に設けられた第１の吸気口と、
   前記盤下部室の前面下部に設けられた第２の吸気口と、
   前記リアクトル盤の天井部に設けられた第１の冷却ファンと、
   前記リアクトル盤と列盤構成され、前面下部に設けられた第３の吸気口から流入し、天井部に設けられた第２の冷却ファンによって上部に排出される冷却風によって内部用品を冷却するようにした第１の隣接盤と、
   前記盤下部室と前記第１の隣接盤が隣接する側面部に設けられた第１の開口部と
   を具備し、
   前記第１のリアクトルは、前記第１の吸気口から流入し、前記第１の冷却ファンによって前記リアクトル盤の上部に排出される冷却風によって冷却され、
   前記第２のリアクトルは、前記第２の吸気口から流入し、前記第１の開口部を経由して前記第２の冷却ファンによって前記第１の隣接盤の上部に排出される冷却風によって冷却されるようにしたことを特徴とする電力変換装置。
2. 更に、前記リアクトル盤と列盤構成され、前面下部に設けられた第４の吸気口から流入し、天井部に設けられた第３の冷却ファンによって上部に排出される冷却風によって内部用品を冷却するようにした第２の隣接盤と、
   前記盤下部室と前記第２の隣接盤が隣接する側面部に設けられた第２の開口部と
   を具備し、
   前記第２のリアクトルは、前記第２の吸気口から流入し、前記第２の開口部を経由して前記第３の冷却ファンによって前記第２の隣接盤の上部に排出される冷却風によっても冷却されるようにしたことを特徴とする請求項１に電力変換装置。
   
3. 筐体を上下方向に３分割して盤上部室、盤下部室及び盤中央室を形成し、盤上部室に第１のリアクトルを、盤下部室に第２のリアクトルを、盤中央室に第３のリアクトルを夫々収納したリアクトル盤と、
   前記盤上部室の前面下部に設けられた第１の吸気口と、
   前記盤下部室の前面下部に設けられた第２の吸気口と、
   前記盤中央室の前面下部に設けられた第５の吸気口と、
   前記リアクトル盤の天井部に設けられた第１の冷却ファンと、
   前記リアクトル盤と列盤構成され、前面下部に設けられた第３の吸気口から流入し、天井部に設けられた第２の冷却ファンによって上部に排出される冷却風によって内部用品を冷却するようにした第１の隣接盤と、
   前記リアクトル盤と列盤構成され、前面下部に設けられた第４の吸気口から流入し、天井部に設けられた第３の冷却ファンによって上部に排出される冷却風によって内部用品を冷却するようにした第２の隣接盤と、
   前記盤下部室と前記第１の隣接盤が隣接する側面部に設けられた第１の開口部と、
   前記盤中央室と前記第２の隣接盤が隣接する側面部に設けられた第２の開口部と
   を具備し、
   前記第１のリアクトルは、前記第１の吸気口から流入し、前記第１の冷却ファンによって前記リアクトル盤の上部に排出される冷却風によって冷却され、
   前記第２のリアクトルは、前記第２の吸気口から流入し、前記第１の開口部を経由して前記第２の冷却ファンによって前記第１の隣接盤の上部に排出される冷却風によって冷却され、
   前記第３のリアクトルは、前記第５の吸気口から流入し、前記第２の開口部を経由して前記第３の冷却ファンによって前記第２の隣接盤の上部に排出される冷却風によって冷却されるようにしたことを特徴とする電力変換装置。
4. 前記第１及び第２のリアクトルは互いに並列接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
5. 前記第１、第２及び第３のリアクトルは互いに並列接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。

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