JPH04161069A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、特に半導体素子が空冷される電力変換装置に
関する。

（従来の技術） 従来の電力変換装置の主回路単線結線図を示す第１２図
において、整流器用変圧器２０の二次側には、入力バス
１５の片側が接続され、この入力バス１５の他側は複数
のパワーユニット２３の主回路入力端子６にそれぞれ接
続されている。

一方、各パワーユニット２３には、順変換用の半導体素
子２１の直流側にリアクトルを介して接続された逆変換
用の半導体素子２２や、この半導体素子２２に片側が接
続された制御用基板５などが収納されて、このうち、半
導体素子２１の入力側は主回路入力端子６に、半導体素
子２２の出力側は主回路出力端子７に、制御用基板５の
他側は制御回路用入出力端子８にそれぞれ接続されてい
る。

次に、第１３図は、第１２図の主回路単線結線図で示す
電力変換装置の各パワーユニット２３が上下に４段に積
み重ねられた状態を示す部分破断正面図で、第１４図は
その右側面図、又、第１５図は第１３図のＢ−Ｂ断面拡
大図である。

第１３図〜１５図において、４段に重ねられた各パワー
ユニット２３の内部には、それぞれ前面側に制御用基板
５が縦に収納され、この制御用基板５の後部には、順変
換用や逆変換用の半導体素子２と冷却フィン３でなる半
導体素子ユニットが横に配設され、この後方には、パワ
ーユニット２３に設けられた仕切り２３ａの中央前面に
冷却ファン４が取り付けられ、この冷却ファン４の左側
には主回路入力端子６と主回路出力端子７が上下にそれ
ぞれ取り付けられている。

又、これらのパワーユニット２３が収納された箱体２４
の前面には、前面扉２４ａが設けられて、この前面扉２
４ａの下部には長方形の通気口９が設けられ、この通気
口９には同じく長方形の除塵用のエアフィルタ１０が取
り付けられている。

一方、箱体２４の天井面には、内部の空気を排出する天
井ファン１１が取り付けられている。

さて、このように構成された電力変換装置においては、
天井ファン１１による排気で、エアフィルタＩＯから第
１４図に示す矢印１９Ａのように箱体２４の底部に侵入
した冷却空気は、同図の矢印１９Ｂで示すように上昇し
て各パワーユニット２３の両側後部から仕切り２３ａの
後部に侵入した後、冷却ファン４で矢印＋９ｃで示すよ
うに各半導体素子ユニット２３の冷却フィン３に吹き付
けられる。

すると、この冷却空気は左右に分流して、各半導体素子
２の通電や○Ｎ・ＯＦＦで加熱された各冷却フィン３に
よって加熱された後、第１３．１５図で示す矢印１９Ｄ
に示すように、各パワーユニット２３の左右中央から箱
体２４の左右のダクト状の通風路に流出し上昇して、天
井ファン１１で箱体２４の上方に排出される。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このように構成され冷却される電力変換装置
においては、上段のパワーユニット２３は、その下方の
パワーユニット２３で暖められた空気で冷却され、上段
となるにしたがって冷却条件が劣るので温度が上り、そ
の分各半導体素子の出力が制限されるだけでなく、制御
用基板５のＩＣなどの特性や寿命も低下するおそれもあ
る。

したがって、負荷もそれに応じて上段のユニットになる
にしたがって減らさなければならない。

そのため、もし、各パワーユニット２３の側面と箱体２
４との間の通風路の幅を広げると、箱体２４の設置面積
が増える。

そこで、本発明の目的は、箱体の設置面積を増やすこと
な（、保守・点検が容易で上下のパワーユニットの電気
部品の温度上昇値を平準化することのできる電力変換装
置を得ることである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段と作用） 本発明は、半導体素子が組み込まれたパワーユニットが
箱体内に上下多段に収納され、前記箱体の天井面に排気
ファンが設けられた電力変換装置において、箱体内の前
記パワーユニットの片側にＬ字形の吸気ダクトを設け、
箱体内のパワーユニットの他側に逆り字形の排気ダクト
を設け、吸気ダクトの外側の箱体外壁に吸気ダクトと連
通ずる吸気口を設けることで、上下のパワーユニットを
吸気ダクトに吸入された冷却空気で直接冷却し排気ダク
トにまとめて排出して、箱体の設置面積を増やすことな
く保守・点検が容易で上下のパワーユニットの電気部品
の温度上昇値を平準化した電力変換装置である。

（実施例） 以下、本発明の電力変換装置の一実施例を図面を参照し
て説明する。但し、第１２〜１５図と重複する部分は同
符号を付して説明を省く。

第１図は、本発明の電力変換装置の部分破断圧面図、第
２図は第１図の右側面図、第３図は第１図のＡ−Ａ断面
拡大図である。

第１〜３図において、箱体１２の前面扉１２ａの右側に
は、下端から上端に亘って幅の狭い吸気口９が設けられ
て、この吸気口９には除塵用のエアフィルタ１０が装着
されている。

一方、パワーユニット１には、第３図で示すように中央
よりやや後部に、平面図で略り字形で右側面図では略正
方形の左右に貫通した風洞１３Ｂが設けられて、この風
洞１３Ｂの左端には冷却ファン４が縦に収納されている
。

又、パワーユニットｌの両側には、図示しないスライド
レールを備えた引出用の図示しない支え板が箱体１２に
設けられていて、パワーユニット１はこのスライド機構
で前方に引出し自在とな７２．ている。又、パワーユニ
ット１の右側面前端には上部に制御回路用の入出力端子
８が、下部に主回路出力端子７がそれぞれ取り付けられ
、パワーユニット１の後面右側には、主回路入力端子６
の接触子６ａが後方に突き出して取り付けられている。

なお、パワーユニット１は、箱体１２の中央よりやや左
寄りに収納されていて、パワーユニット１の右側面と箱
体１２の右側面間には、箱体１２の底部空間と連通して
ケーブル室処理と保守・点検室を兼ねたＬ字形の吸気ダ
クトとなる風洞１３Ａを形成し、パワーユニット１の左
側面と箱体１２の左側面間は天井下部と連通して、逆り
字形の排気ダクトとなる幅の狭い風洞１４となっている
。更に、最下段のパワーユニット１の底部の左端と箱体
１２の左側面と前後面間は仕切り＋６Ａで仕切られ、同
じく最上段のパワーユニット１の天井の右端及び前後端
と箱体１２間は仕切り１６Ｂで仕切られ、更に、パワー
ユニットの左右後端と箱体１２の後端間も仕切られてい
て、この結果左右の風洞１４．１３Ａは各パワーユニッ
ト１の風洞１３Ｂで連通している。このうち、風洞＋３
Ａには、箱体１２が設置される床面から負荷側ケーブル
７ａが立ち上って、出力端子７に接続され、箱体１２の
中央後部には、縦に入力バスが配設されて、主回路入力
端子６の接触子６ａが恢合している。

さて、このように構成された電力変換装置においては、
天井ファン１１による排気によって扉１２ａの右側の吸
気口９から風洞１３Ａに侵入した冷却空気は、矢印１７
Ａで示すように各パワーユニット１に収納された冷却フ
ァン４でそれぞ各パワーユニット１に形成された風洞１
３Ｂに侵入し、半導体素子２で加熱された冷却フィン３
で加熱されて、矢印１７Ｂに示すように風洞１４に排出
された後、それぞれ合流し上昇して、最上段のパワーユ
ニット１の上側を経て天井ファン１１で箱体１２の外部
に排出される。

この結果、このように構成された電力変換装置において
は、上下多段に重ねられたパワーユニット１の上段のユ
ニットも、扉１２ａから各パワーユニット１の右側面に
流入した外気でそれぞれ直接冷却され、各パワーユニッ
ト］の風洞１３Ｂから排出された暖気は、左側の風洞１
４に合流し、まとめて外部へ排出されるので、下段のパ
ワーユニットによる影響を最小限に抑えることができ、
上下のパワーユニット１の半導体素子２や制御用基板５
の温度上昇値を平準化でき、電気部品の寿命を延ばし所
期の性能を発揮することができる。

又、制御回路用の入出力端子台８と主回路の出力端子台
７を各パワーユニット１の右側面前方に設け、風洞１４
の幅は広げなくても入出力端子台６゜７への接続が前面
からできるので、箱体１２の外形を増やすことなく、組
立・保守・点検の容易な電力変換装置となる。

更に、風洞１３Ｂの内部で暖められた空気は、風洞１４
にまとめられたので、風洞１４内の暖気の上昇速度が加
速されて天井ファン１１による排気量が増え、冷却効果
か更に上がって損失が減り特性を維持することのできる
電力変換装置となる。

次に、第４図は本発明の電力変換装置の他の実施例を示
す正面図、第５図は第４図の右側面図で、通気口９とエ
アフィルタ１０が右側面中央に設けられたときを示す。

この場合には、右側に隣接して箱体が連結設置されない
ときに適用すれば、冷却空気を直線的に左側のパワーユ
ニット内の風洞に導くことができるので、更にパワーユ
ニットの冷却効果が上がる利点がある。

又、第６図は、本発明の電力変換装置の異なる他の実施
例を示す正面図で、第７図は第６図の右側面図である。

第６〜７図においては、吸気口９とエアフィルタ１０は
箱体１２の右側面前方に設けられ、パワーユニット１は
第３図のパワーユニット１を時計方向に９０°回転した
形となっている。

この場合には、主回路ケーブル７ａや制御回路の入出力
端子台６．７も前面側となるので、保守・点検が更に容
易となる利点がある。

更に、第８図は、本発明の電力変換装置の更に異なる他
の実施例を示し、第９図はその右側面図である。

第８〜９図では、吸気口２９とエアフィルタ３０は、箱
体３２の底に取り付けられていて（注、冷却空気は、図
示しない基礎ベースの両側面と後面から入る）、他は第
１〜２図と同じである。

この場合には、前面扉に取り付けられた計器・継電器や
意匠面の考慮からエアフィルタが前面扉に取り付けられ
なくて、且つ左右に箱体が隣接して連結されたときに適
する。

又、第１０図は、本発明の電力変換装置の更に異なる他
の実施例を示し、風洞４３の上端を天井まで延ばして、
その天井面に通気口３９とエアフィルタ４０を設けたも
のである。

なお、第１〜３図において、左右を逆にして、吸気口９
．エアフィルタ１０と風洞＋３Ａを左側に、風洞１４を
右側にして、風洞１３Ｂの向きも左右逆にしてもよく、
同じく、第４〜１１図においても左右逆にしてもよい。

［発明の効果］ 以上、本発明によれば、半導体素子が組み込まれたパワ
ーユニットが箱体内に上下多段に収納され、箱体の天井
面に排気ファンが設けられた電力変換装置において、箱
体内のパワーユニットの片側にＬ字形の吸気ダクトを設
け、箱体内のパワーユニットの他側に逆り字形の排気ダ
クトを設け、吸気ダクトの外側の箱体外壁に吸気ダクト
と連通ずる吸気口を設けることで、上下のパワーユニッ
トを吸気ダクトに吸入された冷却空気で直接冷却して排
気ダクトに排出したので、箱体の設置面積を増やすこと
なく、保守・点検が容易で上下のパワーユニットの電気
部品の温度上昇値を平準化することのできる電力変換装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電力変換装置の一実施例を示す部分破
断圧面図、第２図は第１図の右側面図、第３図は第１８
図のＡ−Ａ断面拡大図、第４図は本発明の電力変換装置
の他の実施例を示す部分破断圧面図、第５図は第４図の
右側面図、第６図は本発明の電力変換装置の異なる他の
実施例を示す部分破断正面図、第７図は第６図の右側面
図、第８図は本発明の電力変換装置の更に異なる他の実
施例を示す部分破断正面図、第９図は第８図の右側面図
、第１０図は本発明の電力変換装置の更に異なる他の実
施例を示す部分破断圧面図、第１１図は第１０図の右側
面図、第１２図はこの種の電力変換装置の主回路単線結
線図、第１３図は従来の電力変換装置の一例を示す部分
破断正面図、第１４図は第１３図の右側面図、第１５図
は第１３図のＢ−Ｂ断面拡大図である。 １・・・パワーユニット ２・・・半導体素子 ４・・・冷却ファン ９・・・吸気口 １１・・・天井ファン １２・・・箱体 ＋３Ａ、　１３Ｂ、　＋４・・・風洞 （１１７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか
　１名） 第４図　　　　第５図 第６図　　　　第７図 第８図　　　　第９図 第１０図　　　　第１１図 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体素子が組み込まれたパワーユニットが箱体内に上
   下多段に収納され、前記箱体の天井面に排気ファンが設
   けられた電力変換装置において、前記箱体内の前記パワ
   ーユニットの片側にＬ字形の吸気ダクトを設け、前記箱
   体内の前記パワーユニットの他側に逆Ｌ字形の排気ダク
   トを設け、前記吸気ダクトの外側の前記箱体外壁に前記
   吸気ダクトと連通する吸気口を設けたことを特徴とする
   電力変換装置。