JP3499339B2

JP3499339B2 - 制御盤

Info

Publication number: JP3499339B2
Application number: JP24697395A
Authority: JP
Inventors: 勉高田; 均川口; 進清水
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 2004-02-23
Anticipated expiration: 2015-08-31
Also published as: JPH0974624A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポンプ等をインバー
タ等を用いて回転速度等の制御を行う制御盤に係り、特
にインバータ等の熱源の水冷冷却機構を備えた制御盤に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来例のインバータの熱放散
をヒートシンクにて行う制御盤である。図１０（Ａ）は
その底面を示し、（Ｂ）は側面を示す。この制御盤は、
一例としてポンプをインバータで速度制御するための盤
であり、熱源となるインバータ１と、各種リレー等の制
御機器類５，６と、配線器具類とが収納されている。

【０００３】制御盤シャーシ４に電源取り込み用の孔８
を設け、シャーシ４と制御盤ケース３で箱の構造をなし
ている。制御盤シャーシ４の外部にヒートシンク１２を
取付け、そのヒートシンク１２にインバータ１を取付け
て、インバータの熱をヒートシンク１２のフィンを介し
て、制御盤の外部である大気中に放出する。制御盤内部
には漏電遮断器５、補助リレー又は制御機器６が取付け
られている。

【０００４】この図１０に示す制御盤では、空冷式のイ
ンバータの出力が大きくなると熱放散が大きくなり、ヒ
ートシンクが大型になるが、インバータは小型化されて
いるため、出力の割りには取付面積は小さい。このた
め、図１０に示すような、大きさの対比になる場合があ
る。このような場合は、インバータの熱が、ヒートシン
ク全面に均一に伝達されず、インバータの熱が十分に放
散されず、インバータの温度が上昇してしまう場合が発
生する。

【０００５】この、ヒートシンクの大型化及び熱の発散
を確実に行うために、インバータの水冷化が考えられ
る。図１１（Ａ）（Ｂ）は、インバータ１に水冷ヒート
シンク２を取付けた制御盤を示す。制御盤シャーシ４に
電源取り込み用の孔８を設け、シャーシと制御盤ケース
３で箱の構造をなし、制御盤シャーシの外部に水冷ヒー
トシンク２を取付ける。その水冷ヒートシンク２にイン
バータ１を取付けて、インバータの熱を水冷ヒートシン
ク中を流れる冷却水を介し外部に放散する。ヒートシン
ク２内では、冷却パイプ２１の入口２２から冷却水を注
入し、出口２３より冷却水を制御盤の外部に放出する。
制御盤内部には漏電遮断器５、補助リレー又は制御機器
６が取付けられていることは、空冷の場合と同様であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような構造を、採
用することで、小型の水冷ヒートシンクでインバータの
熱を制御盤外部に放出できる。大気中の温度、制御盤内
の温度と冷却水の温度の条件で異なるが、制御盤内また
は大気中の温度より水冷ヒートシンク表面の温度が低い
場合には、大気中及び制御盤内の水分が露滴し、制御盤
内に水滴が生じ、シャーシを腐食させるだけでなく、制
御盤内の電気機器に悪い影響を及ぼすという問題があ
る。特に水冷ヒートシンクが直接制御盤シャーシに取付
けられていると、水冷ヒートシンクの熱がシャーシに伝
達され、シャーシ自体に熱が伝達され、大気中の温度及
び制御盤内の温度と、シャーシの温度が異なるため、シ
ャーシ両面に大気中及び制御盤内の水分が露滴してしま
う。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様の制
御盤は、インバータと、制御機器とが、カバーとシャー
シとから構成される外囲器に収納され、前記インバータ
を冷却する水冷ヒートシンクを前記シャーシの外面に取
り付け、該水冷ヒートシンクと前記外囲器のシャーシと
の間に空隙が設けられるように前記シャーシと前記水冷
ヒートシンクとの間にスペーサを設け、前記空隙により
前記水冷ヒートシンクと前記外囲器とを熱的に絶縁した
ことを特徴とする。

【０００８】又、本発明の第２の態様の制御盤は、イン
バータと、制御機器とが、カバーとシャーシとから構成
される外囲器に収納され、前記インバータを冷却する水
冷ヒートシンクを前記シャーシの外面に取り付け、前記
外囲器のシャーシと前記水冷ヒートシンク間に空隙が形
成されるように、前記シャーシに、内部より外部に突出
して前記水冷ヒートシンクの裏面に当接する突出部を設
け、前記空隙により前記水冷ヒートシンクと前記外囲器
とを熱的に絶縁したことを特徴とする。

【０００９】本発明の第３の態様の制御盤は、複数のイ
ンバータと、制御機器と、前記インバータを冷却する水
冷ヒートシンクとが、カバーとシャーシとから構成され
る外囲器内に収納され、前記複数のインバータは前記水
冷ヒートシンクの両面に固着され、前記水冷ヒートシン
クの外周を断熱材で覆い、さらに、前記水冷ヒートシン
クの表面が露出しないように前記インバータが取付けら
れた前記水冷ヒートシンクの両面に断熱材を貼り付け、
前記断熱材によって前記水冷ヒートシンクの表面を断熱
したことを特徴とする。

【００１０】又、前記水冷ヒートシンクの外周面には断
熱材が貼り付けられ、前記熱源を取付けて前記水冷ヒー
トシンクの外周面が露出しない構造としたことを特徴と
する

【００１１】又、前記水冷ヒートシンク内に複数の流路
の冷却用パイプが、複数のポンプに対応して設けられた
ことを特徴とする。

【００１２】又、前記外囲器に水冷ヒートシンクを取付
けるボルトの露出部に、断熱材を更に貼り付けたことを
特徴とする。

【００１３】本発明の第１の態様によれば、水冷ヒート
シンクが制御盤の外囲器との間に空隙を設けて配置され
たことから、水冷ヒートシンクと外囲器とが熱的に絶縁
され、外囲器自体が冷却されない。このため、インバー
タが十分水冷により冷却されても、外囲器には露滴の発
生といった問題が生じない。

【００１４】本発明の第３の態様によれば、複数のイン
バータが水冷ヒートシンク板の両側に固着されて外囲器
内に収納されていることから、インバータからの熱の発
生量が大きいにもかかわらず、効率的に冷却でき、制御
盤自体をコンパクトなものとすることができる。また、
外囲器内の水冷ヒートシンク板が断熱材で被覆されたこ
とから、外囲器内外に露滴の発生といった問題が生じな
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例について
図１乃至図９を参照しながら説明する。尚、各図中、同
一符号は同一又は相当部分を示す。

【００１６】図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第１実施例
の制御盤を示す。制御盤シャーシ４、制御盤カバー３で
制御盤の外囲器が構成され、その制御盤内に、インバー
タ１、漏電遮断器５、補助リレー又は制御機器６等が内
蔵されている。水冷ヒートシンク２は制御盤の外囲器外
に取付けられ、制御盤シャーシ４との間に空隙Ａが設け
られている。シャーシ４の底面に電線引込用孔８があけ
られている。水冷ヒートシンク２には、冷却水流路２１
が設けられており、入口２２から出口２３に冷却水が流
れ、インバータ１で生じる熱を排出している。シャーシ
４と水冷ヒートシンク２との間は、図示するような空隙
Ａが設けられているため、シャーシ４は熱的に絶縁さ
れ、冷却されることはない。

【００１７】図２（Ａ）（Ｂ）は、図１に示す制御盤の
シャーシ４と水冷ヒートシンク２との取付状態を示して
いる。図２（Ａ）は、シャーシ４と水冷ヒートシンク２
との間にスペーサ１３を間挿して、ボルト１４で固定し
た場合を示す。スペーサ１３は例えばプラスチック片で
あり、シャーシ４と水冷ヒートシンク２との間に接着材
で固定されている。図２（Ｂ）は、制御盤のシャーシ４
に、ヒートシンク２が適当な隙間を保つように、スペー
サ１５をボルト１４に挿入し、制御盤内部よりボルト１
４で取付けている。その水冷ヒートシンクに熱源、例え
ばインバータ１の発熱部分を取付、インバータからの熱
を、水冷ヒートシンクに伝達させ、制御盤外に熱の放出
が出来るようになっている。

【００１８】図３は、制御盤のシャーシ４に、ヒートシ
ンク２が適当な隙間を保つように、シャーシ４に突出部
としての凸部１０を設けたシャーシ構造を示している。
シャーシ４の一部に内部より外部に突出する部分を設
け、水冷ヒートシンク２の裏面がその突出部に当接する
ようにしたので、制御盤シャーシとの間に空隙Ａが設け
られる。係るシャーシの一部の突出部を利用すること
で、特別のスペーサの取付を要することなく、空隙Ａを
形成できる。空隙Ａにより、水冷ヒートシンク２の熱が
シャーシに伝達されないため、シャーシ両面に露滴が発
生することがない。また、水冷ヒートシンク２の表面に
露滴が発生しても、その水分が空隙に隔てられ、制御盤
内に侵入することはない。

【００１９】図４は、水冷ヒートシンク２が複数付く場
合の制御盤の例である。その他の構成は、図１に示す第
１実施例と同じであり、同一の構成要素には同一の符号
を付して、重複した説明を省略する。例えば、ビル用の
給水装置においては、給水負荷が大きい時と小さい時と
の差が大きく、軽負荷時にはポンプ１台で回転速度制御
運転を行い、重負荷時には２台目ポンプの投入・解列制
御運転を行う場合がある。係る場合には、制御盤内には
２台のインバータを配置する必要があり、図４に示す実
施例は係る用途に好適である。

【００２０】図５は、本発明の第２実施例の制御盤を示
す。本実施例では、図４に示す例と同様に、インバータ
が２個付く場合の制御盤であり、一台の水冷ヒートシン
ク２の両面を使用し、その面にインバータ１，１を取付
けられるような構造になっている。本実施例の制御盤
は、２台のインバータ１，１と、そのインバータ１，１
の漏電遮断器５、及び補助リレー又は制御機器６を内蔵
している。一台の水冷ヒートシンク２は、図示するよう
にシャーシ４とカバー３とからなる箱状の制御盤内に内
蔵されている。水冷ヒートシンク２内には２本の冷却水
流路２１、２４を有し、それぞれの流路は入口２２、２
５及び出口２３、２６を備えている。

【００２１】ここで使用されている、水冷ヒートシンク
の構造の一例を図６及び図７に示す。水冷ヒートシンク
２の外周は断熱材２７で完全に覆われ、インバータ１，
１の取付面は、インバータ１，１が取付けられた場合、
水冷ヒートシンク２の表面が露出しないように、断熱材
２８を貼り付けてある。内部には、図５に示されてい
る、冷却パイプ２１及び冷却パイプ２４が埋め込まれて
いる。断熱材は、例えば発泡スチロール板であり、これ
を接着剤で貼り付けている。

【００２２】制御盤シャーシ４と水冷ヒートシンクの取
付部にも断熱材２７が貼り付けられボルトにて取付けら
れているが、そのボルト頭に断熱材３０を貼り付け、水
冷ヒートシンクの面が外部にでないようになっているだ
けでなく、取付けのボルトによる伝熱をも断熱するよう
にしてある。大気中の温度、制御盤内の温度より冷却水
の温度が低い場合でも水冷ヒートシンクの表面は断熱さ
れているため、その温度がシャーシ等の外囲器に伝達し
ない。従って、制御盤内の温度と断熱材の表面の温度は
同じになっているため制御盤内外の水分が露滴すること
はなく、水冷ヒートシンクが制御盤内の電気機器に悪い
影響を及ぼすことはない。

【００２３】図８はインバータの水冷方法を示す図であ
り、この実施例ではポンプ３１の吐出口と吐出逆止弁の
一次側の間より、冷却水を取り込み、水冷ヒートシンク
の入口２２より冷却水流路２１に流し込み、そこでイン
バータで生じた熱を吸収して、水冷ヒートシンクの出口
２３よりポンプ３１の吸込口に戻している。同様にポン
プ３２の吐出口より冷却水を取り込み、冷却水流路２４
の入口側２５に流し込み、インバータの熱を吸収して出
口側２６よりポンプ３２吸込口に還流する。

【００２４】このポンプ３１，３２は、それぞれ制御盤
に内蔵されたインバータによって駆動されるものであ
る。従って、ポンプの運転時、即ちインバータの運転時
のみ冷却水が巡還することになる。このようにポンプの
運転時だけ、冷却水が流れるので省エネルギとなり合理
的である。また、ポンプ３１，３２が故障した場合は、
ポンプを修理する場合など、その冷却用のパイプを取り
去るだけでポンプを撤去することができる。

【００２５】冷却パイプが１本の場合は、図９に示すよ
うに、冷却水の入口にポンプ３１用に逆止弁３３と仕切
弁３４、ポンプ３２用に逆止弁３５と仕切弁３６がそれ
ぞれ必要であり、ポンプの吸込口の接続にもポンプ３１
用に仕切弁３７、ポンプ３２用に仕切弁３８がそれぞれ
必要である。特に、ポンプが一台運転される場合は、例
えばポンプ３１が運転される場合には、ポンプが始動し
た圧力が、逆止弁３５に逆圧として加圧されるので、逆
止弁の弁体が、シート面に強く当たるのでその衝撃音が
する場合がある。又、ポンプ修理の場合に、ポンプを撤
去する時はバルブの閉動作が勿論必要になる。

【００２６】尚、以上の実施例は、ポンプを駆動するイ
ンバータの制御盤について説明したが、制御盤の駆動対
象はポンプに限らず、ファン、コンプレッサ等の各種の
機器に適用できるのは勿論のことである。又、熱源とし
てもインバータに限定されるものではなく、例えば直流
ブラシレスモータのパルス幅可変電源等の各種発熱装置
に広く適用可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、制御盤の
シャーシとヒートシンクとが適当な空隙を保つ構造とす
ることにより、水冷ヒートシンクの熱がシャーシに伝達
されない。このため、シャーシ両面に露滴が発生するこ
とがない。また、水冷ヒートシンク２の表面に露滴が発
生しても、その水分が制御盤内に侵入することはない。

【００２８】更に、空隙を形成するための凸部がシャー
シと一体構造であることにより、取付ける場合は、一般
の取付けと同じであるので容易である。更に、ピース取
付けの手間がいらないだけでなく、ピース自身が不要で
あるので、経済的である。

【００２９】一台の水冷ヒートシンクの両面に熱源を２
台取付けてあることにより、コンパクトな構造の制御盤
を実現できる。

【００３０】又、水冷ヒートシンクの外周面とインバー
タ取付面に断熱材を貼り付けてあるので、水冷ヒートシ
ンクの露出面がないため、露滴が発生しない。

【００３１】又、水冷ヒートシンクの冷却パイプが２本
あるため、２台のポンプに個別に対応できるため、冷却
回路に逆止弁、仕切弁を設けなくてよく、ポンプ始動時
の逆止弁の音がしなく、ポンプ修理時の撤去時仕切弁の
操作が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の制御盤の説明図であり、
（Ａ）は上面から見た図であり、（Ｂ）は側面から見た
図である。

【図２】シャーシとヒートシンクの配置を示す説明図で
あり、（Ａ）はスペーサを間挿した状態を示し、（Ｂ）
はスペーサをボルトに挿入した状態を示す。

【図３】シャーシに折曲げ凸状部を形成した説明図であ
る。

【図４】複数のヒートシンクを備えた制御盤の説明図で
あり、（Ａ）は上面から見た図であり、（Ｂ）は側面か
ら見た図である。

【図５】本発明の第２実施例の制御盤の説明図であり、
（Ａ）は上面から見た図であり、（Ｂ）は側面から見た
図である。

【図６】水冷ヒートシンクの構造を示す説明図である。

【図７】図６の要部の断面図である。

【図８】水冷ヒートシンクの冷却方法を示す説明図であ
る。

【図９】水冷ヒートシンクの冷却方法を示す説明図であ
る。

【図１０】従来の空冷ヒートシンクの制御盤の説明図で
あり、（Ａ）は上面から見た図であり、（Ｂ）は側面か
ら見た図である。

【図１１】従来の水冷ヒートシンクの制御盤の説明図で
あり、（Ａ）は上面から見た図であり、（Ｂ）は側面か
ら見た図である。

【符号の説明】

１インバータ２水冷ヒートシンク３カバー４シャーシ５漏電遮断器６補助リレー又は制御機器１０突出部１４ボルト１３，１５スペーサ２１，２４冷却水流路２７，２８断熱材Ａ空隙

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−284522（ＪＰ，Ａ) 特開平２−32597（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−159657（ＪＰ，Ａ) 実開平３−43739（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−15609（ＪＰ，Ｕ) 実開平７−39206（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02B 1/56 H02B 1/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インバータと、制御機器とが、カバーと
シャーシとから構成される外囲器に収納され、前記イン
バータを冷却する水冷ヒートシンクを前記シャーシの外
面に取り付け、該水冷ヒートシンクと前記外囲器のシャ
ーシとの間に空隙が設けられるように前記シャーシと前
記水冷ヒートシンクとの間にスペーサを設け、前記空隙
により前記水冷ヒートシンクと前記外囲器とを熱的に絶
縁したことを特徴とする制御盤。
【請求項２】インバータと、制御機器とが、カバーと
シャーシとから構成される外囲器に収納され、前記イン
バータを冷却する水冷ヒートシンクを前記シャーシの外
面に取り付け、前記外囲器のシャーシと前記水冷ヒート
シンク間に空隙が形成されるように、前記シャーシに、
内部より外部に突出して前記水冷ヒートシンクの裏面に
当接する突出部を設け、前記空隙により前記水冷ヒート
シンクと前記外囲器とを熱的に絶縁したことを特徴とす
る制御盤。
【請求項３】複数のインバータと、制御機器と、前記
インバータを冷却する水冷ヒートシンクとが、カバーと
シャーシとから構成される外囲器内に収納され、前記複
数のインバータは前記水冷ヒートシンクの両面に固着さ
れ、前記水冷ヒートシンクの外周を断熱材で覆い、さら
に、前記水冷ヒートシンクの表面が露出しないように前
記インバータが取付けられた前記水冷ヒートシンクの両
面に断熱材を貼り付け、前記断熱材によって前記水冷ヒ
ートシンクの表面を断熱したことを特徴とする制御盤。