JP2004356130A

JP2004356130A - 電力変換装置

Info

Publication number: JP2004356130A
Application number: JP2003148569A
Authority: JP
Inventors: Masaru Takahashi; 勝高橋; Isamu Sakai; 勇酒井; Toshiki Koshimae; 利樹腰前
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP4360123B2

Abstract

【課題】強制風冷されるヒートシンクに固定された半導体モジュールなどを効率的に冷却でき、付帯的機器も一体に実装して強制空冷してコンパクトに構成でき、かつ、上面に他の区画を密着でき、制御盤筐体を小形にできる電力変換装置を得ることを目的とする。
【解決手段】前方に半導体モジュール３４を含む電子機器を配置した防塵区画１０１を形成し、後方に上下に２分割したヒートシンク３６，３７とこのヒートシンク３６，３７の略中央部に冷却ファン３９とを配置した換気区画１０２を形成すると共に、上記換気区画１０２内に吸気口６Ｂを有する吸気区画１０３を形成した。制御盤１００筐体背面から吸気した外気は、吸気区画１０３内に至り冷却ファン３９の吐出側からヒートシンク３６，３７内を貫流して筐体背面の排気口６Ａ及び底板１から排気される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電力変換のための半導体モジュールとその付属品とをユニットとして制御盤等の筐体内に収納する電力変換装置に係り、特にその冷却構成の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ加工などの加工電源装置、インバータ装置などの電力変換装置は、交流電源の入力遮断器、ピーク電流の抑制及び他の接続機器に対する電源歪みの悪影響を防止するためのＡＣリアクトル、主回路電磁開閉器、交流電力を直流電力に整流するダイオードモジュール、上記直流電力に含まれる脈動分を平滑するための電解コンデンサ、平滑された直流電力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換するためのＩＧＢＴなどの半導体モジュール、上記ダイオードモジュール及び半導体モジュールを冷却するためのヒートシンク及び冷却ファン、各種制御プリント基板及び入出力端子台などの機器から構成される。
【０００３】
上記従来の電力変換装置は、半導体モジュール、冷却フィン、平滑コンデンサを含む主回路ブロック、プリント板ブロック、冷却ファンブロック、端子台ブロック、箱体ブロックなどから構成して、組立，保守点検の手間を軽減し、異なる保護構造が容易に構成できるようにしている。また、上記冷却ファンブロックは装置上部に配設され、誘引通風により最下段に配設した平滑コンデンサを冷却し、次いで冷却フィンを冷却したのち最上部から排気している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２３２２８８号公報（段落［００１２］、第１図）
【０００５】
また、発熱素子を設けた電子機器を収納する制御箱の背面側壁に対向して放熱フィンを配設し、上記放熱フィンの下方表面から冷却ファンにより外気を吹きつけ、放熱フィン上部の排気口から空気案内板によって制御箱の背面側壁に沿わせて上方に排気している（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献２】
実用新案登録第２５０８６９７号公報（段落［０００６］、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
例えば前記特許文献１に記載のものは、装置の下面から吸気し上面から排気しているので、制御盤筐体内に収納した場合、上段に他の区画又は機器を密着できず、上段には排気のための空間が必要となり筐体を大きくする必要がある。また、放熱フィンの風上側の放熱によって風下側の温度が上昇して冷却が損なわれる。このため大形の放熱フィンを必要とする問題があった。
【０００８】
例えば前記特許文献２に記載のものは、放熱フィンの下方表面から外気を吹きつけているので、冷却効率は改善されているものの、冷却ファンの大きさに比べ２〜３倍以上長い放熱フィンにおいては、同様に風上側の放熱によって風下側が加熱されやすい。また、排気口の上面が覆われてないので防滴性能が無いなど保護構造に劣り、工場環境によっては設置できない問題があった。
【０００９】
また、上記二つの従来のものは、機器を平面的に配置しているので装置の幅が大きく、従って、これらを収納する制御盤筐体の幅も大きくなる。さらに、電力変換装置の前方には該装置の保守・点検のため他の機器を配置できず、電力変換装置における付帯的機器である入力遮断器、ＡＣリアクトル、主回路電磁開閉器などの機器を収納するためには別のスペースを必要とする。
【００１０】
この発明は、前記のような問題点を解消するためになされたものであり、半導体モジュールなどからの発熱を効率的に冷却でき、かつ、上面に他の機器又は区画を密着でき、制御盤筐体を小形にできる電力変換装置を得ることを目的とする。
【００１１】
また、電力変換装置における付帯的機器も一体に実装して強制空冷してコンパクトに構成でき制御盤全体の製造コストが低減でき、対環境性に優れた電力変換装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明による請求項１に係る電力変換装置は、半導体モジュールが取り付けられたヒートシンクと上記ヒートシンクを冷却する冷却ファンとを備えた電力変換装置において、上記電力変換装置は、前方に防塵区画を形成すると共に後方に換気区画を形成するように分割する第１の仕切板と、上記換気区画内に配設されて吸気口を有する吸気区画を形成する第２の仕切板とを備えた筐体を有し、上記電力変換装置の上記半導体モジュールを含む電子機器が配置されるユニット前方部を上記防塵区画内に配置収納し、上記電力変換装置の上記ヒートシンクと冷却ファンとが配置されるユニット後方部を上記第１の仕切板に形成された開口部を貫通して上記換気区画内に配置収納すると共に、上記冷却ファンの吸気側を、上記第２の仕切板に形成されたファン穴に密着し、筐体外部から吸気された外気を、吸気区画内に至り冷却ファンの吐出側からヒートシンク内を貫流して筐体背面の排気口から排気する構成であることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明による請求項２に係る電力変換装置は、吸気口を吸気区画内の側面に設け、ヒートシンク内を貫流した外気を、吸気区画の外周を通って上記筐体背面の排気口から筐体外に排出する構成であることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明による請求項３に係る電力変換装置は、冷却ファンをヒートシンクの背面の略中央部に配置し、ヒートシンク内を貫流した外気をヒートシンクの上下側から排気し、筐体背面側の排気口を吸気区画の上下に設け、上記上下の排気口から筐体外に排出する構成であることを特徴とするものである。
【００１５】
この発明による請求項４に係る電力変換装置は、ヒートシンクの放熱フィンを上下に２分割して配設すると共に、上記上下の放熱フィンの間に電解コンデンサをユニット前方部からユニット後方部に貫通して配設することを特徴とするものである。
【００１６】
この発明による請求項５に係る電力変換装置は、ヒートシンクの排気側に、リアクトル、変圧器、抵抗器等の発熱体を配置し、上記ヒートシンクからの排気で強制冷却する構成であることを特徴とするものである。
【００１７】
この発明による請求項６に係る電力変換装置は、発熱体が巻線と鉄心とを備えたリアクトル又は変圧器であって、上記鉄心に固着された取付部材を介してユニット後方部に取付固定され、上記取付部材の前面側にはユニット前方部に位置して端子部が配設され、上記巻線から引き出されるリードは上記取付部材を貫通して上記端子部に接続されていることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図１〜図６を参照してこの発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を説明する。図１は制御盤内に収納した電力変換装置の縦断面図、図２は電力変換装置のユニット後方部の正面図、図３は図２に示す電力変換装置の上段ヒートシンク部分の横断面図、図４は図２に示す電力変換装置の下部の横断面図、図５は図１に示す電力変換装置を途中まで引き出した縦断面図、図６は電力変換装置を引き出した後の制御盤の要部正面図である。
【００１９】
図において、１は制御盤１００の底板である。底板１の前後にはビーム２が配設されており、キャスター３が取り付けられている。４は制御盤１００の中段に配設された水平仕切板である。５は前面に配設された扉、６は背面に配設された裏板である。７は上記扉５と裏板６との間に配設された第１の仕切板で、底板１と水平仕切板４との間の空間内は、第１の仕切板７によって前後に分割され、前方に防塵区画１０１が形成されると共に後方に換気区画１０２が形成されている。また、水平仕切板４の上部には他の区画１０４が形成され、他の扉等で閉塞されている。
【００２０】
裏板６の上部には上排気口６Ａが穿設され、その内側には多数の羽板１０を備えた上ルーバー１１が配設されている。換気区画１０２内に位置する底板１にはスリット孔から成る下側の排気口１Ａが穿設されている。また、裏板６の中間部には上排気口６Ａより大きい吸気口６Ｂが穿設され、同様に多数の羽板１０を備えた中ルーバー１２が配設されている。換気区画１０２内には第２の仕切板８によって、吸気口６Ｂを囲む吸気区画１０３が形成されている。
【００２１】
第２の仕切板８の垂直部８Ａには後述する冷却ファン３９に密着するファン穴８Ｄが穿設され、垂直部８Ａの上端からは上ルーバー１１の外枠に達するまで上水平部８Ｂが延設されている。また、垂直部８Ａの下端からは裏板６まで斜めに延びる下傾斜部８Ｃが延設されている。吸気のための中ルーバー１２は上ルーバー１１から離れるように吸気区画１０３の下寄りに配設されている。
【００２２】
図６に示す９は中間側壁であり、扉５と裏板６はそれぞれ左右の中間側壁９の前後面に密着され、第１の仕切板７と第２の仕切板８の左右端は中間側壁９の側壁面９Ａに密着固定されている。また、上ルーバー１１，中ルーバー１２の幅も中間側壁９，９の幅一杯に構成されている。以上のように形成された防塵区画１０１、換気区画１０２及び吸気区画１０３は、必要に応じて制御盤１００内に横並びに複数個形成される。
【００２３】
次に電力変換装置１０５の構成について説明する。電力変換装置１０５のケーシングは左側板５１と右側板５２及び左右側板５１，５２を後方と前方において連結する背面板５３と前面板５４とから成る。そして背面板５３の前側に位置するユニット前方部１０６と裏側に位置するユニット後方部１０７とから構成され、ユニット前方部１０６は防塵区画１０１内に収納配置されユニット後方部１０７は換気区画１０２内に収納配置される。
【００２４】
ユニット前方部１０６に収納される部品として、２４は交流電源の入力遮断機、２５は制御回路のための保護遮断機、２６は制御基板であり、前面板５４の前側に取り付けられている。前面板５４の裏側にも制御基板２７などが取り付けられている。制御基板２６の前側には補助板５５を介して表示基板２９が取り付けられている。２８は制御基板２６の下方部分に実装された制御回路コネクタで、外部より制御ケーブル（図示せず）が配線接続される。４３は主回路端子台で、前面板５４の下部に配設され、交流電源の入力ケーブルと電力変換後の出力ケーブル（いずれも図示せず）が配線接続される。
【００２５】
３０，３１はそれぞれ主回路電磁開閉器で右側板５２の開口５２Ａ内に配設された側面板５６に取り付けられている。３２は交流電力を直流電力に整流するダイオードモジュールである。３３は上記直流電力に含まれる脈動分を平滑するための電解コンデンサで、２個が横並びに配設されている。３４は平滑された直流電力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換するためのＩＧＢＴなどの半導体モジュールである。３５は半導体モジュール３４のためのゲート制御基板である。
【００２６】
ユニット後方部１０７に収納される部品として、３６は上ヒートシンク、３７は下ヒートシンクである。上ヒートシンク３６は、そのベースプレート３６Ａで背面板５３に穿設された角穴５３Ａを塞ぐように固定され、放熱フィン３６Ｂは換気区画１０２内に配置されている。ダイオードモジュール３２と複数個の半導体モジュール３４のうち２個が上ヒートシンク３６に固定され、防塵区画１０１内に配置されている。また、電解コンデンサ３３はその端子部３３Ａが防塵区画１０１内に配置されると共に本体部が背面板５３に穿設された丸穴５３Ｂを貫通して換気区画１０２内に配置されている。そして、導体４０によって並列接続されると共に導体４１によってダイオードモジュール３２及び半導体モジュール３４と接続固定されている。
【００２７】
電解コンデンサ３３の下側に配置された下ヒートシンク３７も上ヒートシンク３６と同様に角穴５３Ｃを塞ぐように固定され、他の半導体モジュール３４が固定されている。下ヒートシンク３７の下方に巻き線と鉄心とを備えた機器３８が配設されている。機器３８はピーク電流の抑制及び他の接続機器に対する電源歪みの悪影響を防止するためのＡＣリアクトルや電力変換後の出力電圧の昇圧又は降圧のための高周波変圧器として使用される。なお、上下のヒートシンク３６、３７のベースプレートは一体に形成し、放熱フィンのみを上下に分割しても良い。
【００２８】
巻き線と鉄心とを備えた機器３８は、図４に示すように巻き線３８Ａ内部を通る鉄心３８Ｂに鋼製バンドなどにより固定された取付部材３８Ｃを有する。取付部材３８Ｃは背面板５３の角穴５３Ｄを塞ぐように固定され、巻き線３８Ａと鉄心３８Ｂは換気区画１０２内に配置されている。また、取付部材３８Ｃの前面側には防塵区画１０１内に位置して端子台３８Ｄが取り付けられている。巻き線３８Ａからでるリード３８Ｅは取付部材３８Ｃを貫通して端子台３８Ｄと接続されている。
【００２９】
５７は上下のヒートシンク３６，３７及び電解コンデンサ３３の本体後方部を覆うフィンカバーである。フィンカバー５７はコ字形の水平断面を有し、左右の側板５１，５２にねじ止め固定され、その背面に冷却ファン３９が取付られている。冷却ファン３９は１個ないし２個が電解コンデンサ３３のほぼ中心に配置されている。フィンカバー５７に穿設されたファン穴５７Ａは、後方に配設された第２の仕切板８のファン穴８Ｄと同心である。
【００３０】
電力変換装置１０５は側板５１，５２の上端をガイドレール機構１０９に引っ掛けるように懸垂保持されている。側板５１，５２を上端前方で連結する横枠６０はガイドレール機構１０９とのロック機構の組み付けや取っ手として使用される。制御盤１００内に組み込まれた電力変換装置１０５のユニット後方部１０７は第１の仕切板７に穿設された開口７Ａ（図６）を貫通して換気区画１０２内に位置する。開口７Ａの周りに当接するようにパッキン５８が配設され換気区画１０２との密閉性が向上されている。
【００３１】
以上のように構成された電力変換装置１０５は図５に示すように左右一対のガイドレール機構１０９に沿って引き出すことができる。ガイドレール機構１０９は水平仕切板４の下面に固定され、第１の仕切板７を貫通して換気区画１０２内に延びている。１４はガイドレール機構１０９の後方部を換気区画１０２から仕切るためのレールカバーである。このレールカバー１４によってガイドレール機構１０９後方部の防塵性が確保される。
【００３２】
縦長に構成された電力変換装置１０５は、左右の中間側壁９、９の間に通常２台から３台を横並びに近接して収納することができる。図中の一点鎖線９０は横並び配置された電力変換装置１０５の境界線を示している。即ち、防塵区画１０１，換気区画１０２，吸気区画１０３は複数台の電力変換装置１０５に共通に形成されている。
【００３３】
次に動作について説明する。冷却ファン３９の運転により、矢印９１で示す外気吸気流は中ルーバー１２を通り吸気区画１０３内に吸い込まれる。次にファン穴８Ｄ、５７Ａを貫流してフィンカバー５７内に押し込まれ、上側の外気気流９２と下側の外気気流９３に分流する。上側の外気気流９２は上ヒートシンク３６の放熱フィン３６Ｂ内を貫流してフィンカバー５７上端部分から後方にほぼ直角に偏向され上ルーバー１１を通って矢印９２Ａで示す上側の排気気流として制御盤外に排気される。
【００３４】
下側の外気気流９３は、下ヒートシンク３７の放熱フィン内を貫流して下端部から押し出される。次に中央部の気流は巻き線と鉄心とを備えた機器３８に衝突して矢印９３Ａ（図４）で示すように迂回して下方に向かう。次いで底板１のスリット孔１Ａから矢印９３Ｂで示す下側の排気気流として制御盤外に排気される。
【００３５】
電解コンデンサ３３の電気特性、寿命は大きな温度依存性を持っている。従って、良好な電気特性と長い寿命を得るためには低い周囲温度で使用する必要がある。上記構成によれば、冷却ファン３９から吹き出される外気が電解コンデンサ３３の本体部に直接衝突する。この外気は風上側に被冷却体が無いので最も低温であり、高速乱流であるから電解コンデンサ３３は良好に冷却される。
【００３６】
冷却ファン３９は、上ヒートシンク３６と下ヒートシンク３７のフィン長手方向に対向して配置されているから、外気はヒートシンク３６，３７の放熱フィンの表面にほぼ垂直に（ベースプレートに向かってほぼ直角に）吹き付けられ、外気は狭い間隔の放熱フィンの奥まで高速で達し、最も高温となるベースプレート付近を衝突噴流によって冷却するので熱伝達が向上される。さらに、冷却ファン３９と対向している部分が多いので、放熱フィンの大部分において該放熱フィンと外気との温度差が大きくとれ放熱量が増大できる。
【００３７】
上記構成によれば、電力変換装置１０５が必要とするヒートシンクの大きさに対して、上ヒートシンク３６と下ヒートシンク３７に分割しているので両者とも長さを短くできる。且つ、上下のヒートシンク３６，３７の分割部から外気気流を互いに反対側に流すようにしているので、両者ともフィン圧力損失が大幅に低減されると共に冷却気流の速度低下が生じない。また、風上側の放熱によって風下側が加熱される不具合がほとんど解消できる。これにより、先の衝突噴流効果による伝熱性能の向上と相まって上ヒートシンク３６と下ヒートシンク３７は著しい放熱性能が達成され、ダイオードモジュール３２及び半導体モジュール３４は良好に冷却される。
【００３８】
巻き線と鉄心とを備えた機器３８は、下ヒートシンク３７の下端部から出てその周囲を流れる高速の気流９３Ａによって強制冷却される。従って、通常自然冷却で使用されるものに比べ小形、軽量に作ることができる。そして、充電部である端子部分は防塵区画１０１内に配置できる構成なので耐環境性が向上できる。また、上ヒートシンク３６より短い下ヒートシンク３７の下側に配置されているので、上側の外気気流９２と下側の外気気流９３との風路抵抗のバランスが得られ、上下の冷却ファン３９相互の干渉による静圧損失を最小限にできる。
【００３９】
この構成によれば、上側排気気流９２Ａは制御盤１００背面の上排気口６Ａから排気されるので、上面からの水滴や異物の侵入が無く対環境性に優れ、電力変換装置１０５の上面に他の区画１０４を密着でき、制御盤１００全体を小型化できる。この反面、上ヒートシンク３６を出た排気気流は冷却ファン３９の近傍を流れることになり、冷却ファン３９の吸気側に逆流する不具合を発生しやすい。しかし、冷却ファン３９の吸気面は第２の仕切板８に密着されているので、上記不具合が回避されている。
【００４０】
ユニット後方部１０７を外気で強制冷却するための吸気口６Ｂは、制御盤１００背面に設けられている。吸気口を電力変換装置１０５の底面に設ける場合に比べ、床面に多い塵埃を吸い込むことが無いので、フィンの目詰まりの懸念が少なく、巻き線と鉄心とを備えた機器３８等の絶縁信頼性も向上する。この反面、上排気口６Ａと吸気口６Ｂとが接近すると、上側排気気流９２Ａが吸気口６Ｂにそのまま吸い込まれるという気流短絡不具合が生じやすい。特に、上排気口６Ａ、吸気口６Ｂからの水滴侵入を防止するためにルーバー１１，１２を備えている場合は、上側排気気流９２Ａが下向きに偏向されるので、上記不具合がより発生しやすい。しかし、吸気口６を吸気区画１０３内に配設することによって冷却ファン３９の位置より下方に離して配置しているので、上記不具合が回避できる。また、吸気区画１０３によって、中ルーバー１２から入る吸気気流の整流と冷却ファン３９への急激な気流曲がりが緩和される。
【００４１】
扉５には防塵区画１０１内を間接空冷するための熱交換器１０８が取付られている。熱交換器１０８は内気ファン２１、伝熱板２２及び外気ファン２３を有し、内気ファン２１の運転により防塵区画１０１内の高温空気（内気）は伝熱板２２の上部からに送り込まれ、矢印９４で示されるように防塵区画１０１の下部に戻される。電力変換装置１０５は底面及び上面が解放されているため、矢印９４の内気気流は電力変換装置１０５内にほぼ均一に行き渡り、上向きの自然対流を加速する。
【００４２】
他方、外気ファン２３の運転により外気は伝熱板２２の下部から送り込まれ、矢印９５で示されるように制御盤外に排気される。以上の伝熱板２２内の熱交換作用により防塵区画１０１内は間接的に冷却され、ユニット前方部１０６内の各電気機器は良好に冷却される。
【００４３】
実施の形態２．
以下、図７を参照してこの発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構成を説明する。図７は図１に相当する縦断面図である。図において、６Ａは裏板６の上部に穿設されたスリット孔から成る上排気口、６Ｃは裏板６の下部に穿設されたスリット孔から成る下排気口である。裏板６には吸気口は設けられてなく、底板１には排気口は設けられていない。８１は第２の仕切板となる矩形横断面のダクトであり、左右端が側壁面９Ａに密着固定され、内部に吸気区画１０３が形成されている。ダクト８１の垂直部８１Ａには冷却ファン３９に密着するファン穴８１Ｂが設けられている。なお、上排気口６Ａ、下排気口６Ｃはダクト８１と上下に重なる位置まで拡げることができる。
【００４４】
吸気区画１０３内に位置する側壁面９Ａに多数のスリット孔から成る側面吸気口９Ｂが穿設されている。側壁面９Ａが制御盤１００の外側面に位置する場合は、そのまま制御盤１００の側面から吸気できる。側壁面９Ａが制御盤１００の中間に位置する場合は、側面吸気口９Ｂを左右両面に設け、外側面に位置する側面吸気口９Ｂから経由して吸気できる。ダクト８１の横断面大きくすれば、側面吸気口９Ｂの開口面積を広くできるので十分な吸気を得ることができる。また、中間側壁９を２重隔壁に構成し、この２重隔壁の幅内に位置する底板１に吸気口を形成してもよい。他の部分は実施の形態１と同様に構成されているので、説明は省略する。
【００４５】
冷却ファン３９の運転により、矢印９１で示すように、外気は側面吸気口９Ｂから吸気区画１０３内に吸い込まれる。次に実施の形態１と同様に、上下に分流して上ヒートシンク３６と下ヒートシンク３７及び巻き線と鉄心とを備えた機器３８を冷却して排気気流９２Ａ、９３Ｂとして制御盤１００背面から盤外に排気される。この構成によれば、吸気口と排気口とは大きく離れ、また、排気口を裏板全体に広げることもできるので制御盤１００背面に建家壁面等が近接しても気流短絡不具合が無く、十分排気が可能なので制御盤１００背面と建家壁面等を近接して据え付けでき、据え付け面積を縮小できる。
【００４６】
【発明の効果】
この発明に係る電力変換装置は、前方に半導体モジュールを含む電子機器を配置した防塵区画を形成し、後方にヒートシンクと冷却ファンとを配置した換気区画を形成すると共に上記換気区画内に吸気口を有する吸気区画を形成し、制御盤筐体背面から吸気した外気は、吸気区画内に至り冷却ファンの吐出側からヒートシンク内を貫流して筐体背面の排気口から排気しているので、防滴性能に優れ、さらに、上面に他の機器又は他の区画を密着でき、制御盤筐体を小形にできる電力変換装置を得ることができる。また、吸気及び排気気流の短絡が防止できると共に吸気口の配置に融通性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る制御盤内に収納した電力変換装置の縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電力変換装置のユニット後方部の正面図である。
【図３】図２における上段ヒートシンク部分の横断面図である。
【図４】図２における下部の横断面図である。
【図５】図１において電力変換装置を途中まで引き出した縦断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る電力変換装置を引き出した後の制御盤の要部正面図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る制御盤内に収納した電力変換装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１底板、４水平仕切板、５扉、６裏板、６Ａ上排気口、６Ｂ吸気口、６Ｃ下排気口、７第１の仕切板、８第２の仕切板、９Ａ側壁面、９Ｂ側面吸気口、１１上ルーバー、１２中ルーバー、３０，３１主回路電磁開閉器、３２ダイオードモジュール、３３電解コンデンサ、３４半導体モジュール、３６上ヒートシンク、３７下ヒートシンク、３８巻き線と鉄心とを備えた機器、３９冷却ファン、９１外気吸気流、９２上側の外気気流、９２Ａ上側の排気気流、９３下側の外気気流、９３Ｂ下側の排気気流、１００制御盤、１０１防塵区画、１０２換気区画、１０３吸気区画、１０４他の区画、１０５電力変換装置、１０６ユニット前方部、１０７ユニット後方部、１０８熱交換器。

Claims

半導体モジュールが取り付けられたヒートシンクと上記ヒートシンクを冷却する冷却ファンとを備えた電力変換装置において、
上記電力変換装置は、前方に防塵区画を形成すると共に後方に換気区画を形成するように分割する第１の仕切板と、上記換気区画内に配設されて吸気口を有する吸気区画を形成する第２の仕切板とを備えた筐体を有し、
上記電力変換装置の上記半導体モジュールを含む電子機器が配置されるユニット前方部を上記防塵区画内に配置収納し、上記電力変換装置の上記ヒートシンクと冷却ファンとが配置されるユニット後方部を上記第１の仕切板に形成された開口部を貫通して上記換気区画内に配置収納すると共に、
上記冷却ファンの吸気側を、上記第２の仕切板に形成されたファン穴に密着し、筐体外部から吸気された外気を、吸気区画内に至り冷却ファンの吐出側からヒートシンク内を貫流して筐体背面の排気口から排気する構成であることを特徴とする電力変換装置。
吸気口を吸気区画内の側面に設け、ヒートシンク内を貫流した外気を、吸気区画の外周を通って上記筐体背面の排気口から筐体外に排出する構成であることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
冷却ファンをヒートシンクの背面の略中央部に配置し、ヒートシンク内を貫流した外気をヒートシンクの上下側から排気し、筐体背面側の排気口を吸気区画の上下に設け、上記上下の排気口から筐体外に排出する構成であることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の電力変換装置。
ヒートシンクの放熱フィンを上下に２分割して配設すると共に、上記上下の放熱フィンの間に電解コンデンサをユニット前方部からユニット後方部に貫通して配設することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電力変換装置。
ヒートシンクの排気側に、リアクトル、変圧器、抵抗器等の発熱体を配置し、上記ヒートシンクからの排気で強制冷却する構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電力変換装置。
発熱体は巻線と鉄心とを備えたリアクトル又は変圧器であって、上記鉄心に固着された取付部材を介してユニット後方部に取付固定され、上記取付部材の前面側にはユニット前方部に位置して端子部が配設され、上記巻線から引き出されるリードは上記取付部材を貫通して上記端子部に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。