JP4375218B2

JP4375218B2 - 電力変換装置の冷却、防音構造

Info

Publication number: JP4375218B2
Application number: JP2004339953A
Authority: JP
Inventors: 直樹白井; 広行日吉
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2024-11-25
Also published as: JP2006156430A

Description

この発明は、電力変換装置の冷却、防音構造に関するものである。

特許文献１においては、冷却用ファンを有する各電源ユニットの下位に制御ユニットを設け、制御ユニットの排気側と各電源ユニットの吸入側とを同一側とし、各電源ユニットの冷却用ファンを利用して制御ユニットを強制的に冷却するようにした電源装置が示されている。特許文献２においては、内部に設けられた上向きの風案内部を有する筒状のヒートシンクの外周に電子部品を取り付け、このヒートシンクを通流して外部に排出される冷却風により電子部品を冷却する制御盤が示されている。又、特許文献３においては、電力変換スイッチング素子に密着してヒートシンクを設け、このヒートシンクにより暖まった空気を風洞を介して送風機によりケース外に排出するとともに、風洞外を通る暖まった空気を風洞に設けた開口部から風洞を介して外部に排出するようにしたインバータ装置の強制冷却装置が示されている。

特許文献４においては、風洞内に受熱板に取り付けられた複数の放熱フィンを直列に配置するとともに、受熱板の放熱フィンの反対面には半導体素子を取り付け、風洞の形状を風上側から風下側に次第に絞られた形状にした電力変換装置の冷却装置が示されている。又、特許文献５においては、架内において複数のサブモジュールをマザーボードに実装し、サブモジュールは外周をダクトで覆うとともに、吸気ファン、排気ファン及び排気口ダクトを設け、各排気口ダクトには共通排気ダクトの各吸気口を接続し、各吸気口には排気ダクトファンを設けた電子回路用強制空冷装置が示されている。

又、電力変換装置の冷却装置としては、図２に示すものもある。図において、１は電力変換装置の盤本体であり、盤本体１の前面には扉２が開閉自在に設けられている。盤本体１内においては、後部に上下方向に取付枠３が設けられ、取付枠３の前面には上下方向に電力変換を行なう複数段のインバータ部４が設けられる。盤本体１内の取付枠３の後側には、各インバータ部４の接続部５が配設されている。又、盤本体１の上部には換気用ファン６が設けられている。また、各インバータ部４においては、冷却ファン７及び冷却フィン８が設けられている。又、各インバータ部４の前面側には保護カバー９が設けられ、保護カバー９には各インバータ部４に対応した位置に各吸気口９ａが設けられ、また扉２の中位高さにも吸気口２ａが設けられている。

上記構成において、換気用ファン６及び各冷却用ファン７を駆動して、冷却風は矢印１０に示すように扉２の吸気口２ａから吸入して保護カバー９の各吸気口９ａから吸入し、各冷却ファン７を介して各冷却フィン８を通る。各冷却フィン８は各インバータ部４の半導体素子の熱を吸収して温度が上昇しており、冷却風は各冷却フィン８を冷却して温度が上昇し、温度が上昇した冷却風は盤本体１内を上昇して換気用ファン６を通って外部に排出される。
実開昭５６−６６１１０号公報特開平１０−２３６１８号公報特開平１１−３４１８２４号公報特開２００１−２５２５４号公報特開２００１−１９６７７７号公報

図２に示した従来の電力変換装置の冷却装置は、各インバータ部４に設けた各冷却ファン７及び換気用ファン６を必要とし、構造が複雑となり、高価になった。又、装置を大容量化するためには多くのインバータ部４を必要とし、やはり構造が複雑になった。さらに、冷却ファン７と冷却フィン８とは対になっているので、各冷却フィン８には冷却風が流れ易いが、その他の部分には冷却風が流れ難く、十分な冷却効果が得られなかった。又、保護カバー９の各冷却ファン７に対応した部分に吸気口９ａを設け、扉２の中位部分にも吸気口２ａを設けたので、各冷却フィン１５，１６及び風洞１１から発生する騒音がこれらの吸気口２ａ，９ａから外部に漏れ出てしまい、騒音が大きかった。

この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、構造簡単で安価であるとともに、冷却効果及び騒音防止効果を高めることができる電力変換装置の冷却、防音構造を得ることを目的とする。

この発明の請求項１に係る電力変換装置の冷却、防音構造は、盤本体内の後部側に盤本体内の上端まで形成され、前面側の上部及び下部に通気口が形成された風洞と、風洞の上端に設けられた換気用ファンと、風洞の前面側に取り付けられた大容量インバータ部と、風洞の上部及び下部の前面側に大容量インバータ部と一体に設けられた冷却フィンと、大容量インバータ部の前面側に設けられ、最上部及び最下部に吸気口が設けられた保護カバーと、盤本体の前面に開閉自在に設けられた扉と、を備えた電力変換装置の冷却、防音構造において、
上記扉には、上記保護カバーの最上部の吸気口に対しては下方に、最下部の吸気口に対して上方に位置をずらした中位高さ位置に吸気口を設けた。

以上のようにこの発明によれば、大容量インバータ部の背面側に風洞を設けるとともに、風洞の上端に換気用ファンを設けたので、複数のインバータ部に個別の冷却ファンを設ける必要が無く、また風洞の上部及び下部の前面側に冷却フィンを設けたので、盤全体を配線インダクタンスが小さい大容量インバータ部として構成することができ、小容量のインバータ部を複数設ける必要が無く、構成を簡単にして安価にすることができる。

又、風洞の上部及び下部の前面側に大容量インバータ部と一体の圧力損失が大きい冷却フィンを設けたので、風洞における換気用ファンまでの距離の違いによる圧力損失の差を小さくすることができ、盤内上下の冷却を均一にすることができ、また保護カバーの最上部及び最下部に吸気口を設けたので、冷却風はこの位置から大容量インバータ部の中央部分まで流れ、冷却フィン以外の発熱部材も効果的に冷却され、これらのことにより冷却効果を向上することができる。

また、扉の吸気口を扉の中位高さに設けるとともに、保護カバーの吸気口を最上部及び最下部に設けたので、吸気口の位置がずれており、冷却フィン及び風洞で発生した騒音が外部に漏れ難くなる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１はこの発明の実施最良形態による電力変換装置の冷却、防音構造の縦断側面図を示し、盤本体１内の後部側には盤本体１内の上端まで風洞１１が形成され、風洞１１の上端には換気用ファン１２が設けられている。又、風洞１１の前面側には取付部１３を介して大容量インバータ部１４を構成する各部材が取り付けられ、また風洞１１の上部及び下部の前面側にはやはり取付部１３を介して冷却フィン１５，１６が取り付けられ、風洞１１の前面側の冷却フィン１５よりやや上部及び冷却フィン１６よりやや下部には通気口１１ａ，１１ｂが形成される。冷却フィン１５，１６は大容量インバータ部１４を構成する部材と一体に設けられ、その発熱を吸収する。又、大容量インバータ部１４の前面側には、最上部及び最下部に吸気口１７ａ，１７ｂが設けられた保護カバー１７が設けられる。

上記構成において、換気用ファン１２を駆動すると、冷却風は扉２の中位高さに設けられた吸気口２ａから盤本体１内に矢印１０に示すように吸入され、保護カバー１７の最上部及び最下部に設けられた吸気口１７ａ，１７ｂを通り、矢印１８，１９に示すように大容量インバータ部１４を構成する各部材の手薄な部分である中央部分を通り、大容量インバータ部１４の構成部材及びその熱を吸収した冷却フィン１５，１６を冷却した後、暖められた冷却風は矢印２０，２１に示すように風洞１１の上下の通気口１１ａ，１１ｂを通り、風洞１１内を上昇して換気用ファン１２を介して外部に排出される。

上記した実施最良形態においては、大容量インバータ部１４の背面側に風洞１１を配置したので、風洞１１の上端に換気用ファン１２を設けるだけでよく、複数のインバータ部に個別に冷却ファンを設ける必要がなく、また風洞１１の前面側の上部及び下部に冷却フィン１５，１６を配置したので、盤全体を配線インダクタンスが小さい大容量インバータ部１４として構成することができ、小容量のインバータ部を複数設ける必要がない。このため、構造が簡単で安価にすることができる。

又、冷却風は風洞１１の上部と下部に設けられた圧力損失の大きい冷却フィン１５，１６を通るので、風洞１１における換気用ファン１２までの距離の違いによる圧力損失の差を小さくし、盤内上下の冷却を均一にすることができ、また保護カバー１７の最上部と最下部に吸気口１７ａ，１７ｂを設けており、冷却風はこの位置から大容量インバータ部１４の中央部分まで流れるので、冷却フィン１５，１６以外の発熱部材も効果的に冷却することができ、冷却効果を向上することができる。

さらに、扉2の吸気口２ａを中位高さ位置に設けるとともに、保護カバー１７の吸気口１７ａ，１７ｂは最上部及び最下部に設けており、このように吸気口２ａ，１７ａ，１７ｂの位置をずらして設けたので、冷却フィン１５，１６及び風洞１１で発生した騒音は外部に漏れ難くなり、騒音を低減することができる。

この発明の実施最良形態による電力変換装置の冷却、防音構造の縦断側面図である。従来の電力変換装置の冷却装置の縦断側面図である。

符号の説明

１…盤本体
２…扉
２ａ，１７ａ，１７ｂ…吸気口
１１…風洞
１１ａ，１１ｂ…通気口
１２…換気用ファン
１４…大容量インバータ部
１５，１６…冷却フィン
１７…保護カバー

Claims

盤本体内の後部側に盤本体内の上端まで形成され、前面側の上部及び下部に通気口が形成された風洞と、風洞の上端に設けられた換気用ファンと、風洞の前面側に取り付けられた大容量インバータ部と、風洞の上部及び下部の前面側に大容量インバータ部と一体に設けられた冷却フィンと、大容量インバータ部の前面側に設けられ、最上部及び最下部に吸気口が設けられた保護カバーと、盤本体の前面に開閉自在に設けられた扉と、を備え、
上記扉には、上記保護カバーの最上部の吸気口に対しては下方に、最下部の吸気口に対しては上方に位置をずらした中位高さ位置に吸気口を設けたことを特徴とする電力変換装置の冷却、防音構造。