JP4857889B2

JP4857889B2 - 電力変換装置の冷却、防音構造

Info

Publication number: JP4857889B2
Application number: JP2006122151A
Authority: JP
Inventors: 直樹白井
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-04-26
Also published as: JP2007295748A

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。

図３は従来の冷却、防音構造を有する電力変換装置の縦断側面図を示し、正面側には大容量インバータ盤１が設けられるとともに、背面側には変圧器盤２が大容量インバータ盤１と一体に設けられ、大容量インバータ盤１と変圧器盤２との間には仕切壁３が設けられる。又、大容量インバータ盤１及び変圧器盤２の上部には排気部４を介して換気用ファン５が設けられる。換気用ファン５の底部には排気部４と連通する排気口５ａが設けられる。大容量インバータ盤１の盤本体６の前面には扉７が開閉自在に設けられ、扉７の中位高さには吸気口７ａが設けられる。又、盤本体６内の後部側にはその下部寄り部分から上端まで風洞８が形成され、風洞８の前面側には取付部９を介して電力変換を行う複数のインバータ部からなる大容量インバータ部１０が設けられ、また風洞８の上部及び下部の前面側にはやはり取付部９を介して冷却フィン１１，１２が大容量インバータ部１０と一体的に取り付けられる。また、風洞８の前面側の冷却フィン１１よりやや上部及び冷却フィン１２よりやや下部には通気口１３ａ，１３ｂが形成され、大容量インバータ部１０の前面側には、最上部及び最下部に吸気口１４ａ，１４ｂが形成された保護カバー１４が設けられる。又、盤本体６の上部には排気部４と連通する排気口６ａが設けられる。

一方、背面側の変圧器盤２においては、大容量インバータ部１０と電気的に接続された変圧器１５が盤１６内に収納され、盤１６の背面側下部に吸気口１６ａが形成されるとともに、盤１６の上部には排気部４と連通する排気口１６ｂが形成される。

上記構成において、換気用ファン５を駆動すると、冷却風は扉７の中位高さに設けられた吸気口７ａから盤本体６内に矢印１７に示すように吸入され、保護カバー１４の最上部及び最下部に設けられた吸気口１４ａ，１４ｂを通り、矢印１８，１９に示すように大容量インバータ部１０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１０の熱を吸収した冷却フィン１１，１２を冷却した後、暖められた冷却風は矢印２０，２１に示すように風洞８の上下の通気口１３ａ，１３ｂを通り、風洞１１内を上昇して排気口６ａから排気部４内に入り、排気口５ａを通り、換気用ファン５から外部に排出される。又、変圧器盤２においては、盤１６の背面側下部の吸気口１６ａから冷却風が吸入され、この冷却風によって変圧器が冷却され、暖められた冷却風は盤１６内を上昇して排気口１６ｂから排気部４内に入り、排気口５ａ及び換気用ファン５を通って外部に排出される。

なお、先行技術文献情報としては次のものがある。
特開２０００−２２８５９３号公報特開平１０−１０８３２３号公報特開平９−８４２２５号公報

上記した従来の冷却、防音構造を有する電力変換装置においては、大容量インバータ盤１内では大容量インバータ部１０及び冷却フィン１１，１２の背面側に風洞８を設けたので、冷却効果が向上し、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なくなったが、風洞８を設けたことにより、装置の小型化が妨げられた。又、風洞８を設けると、圧力損失が大きくなるために、冷却風の風量を増すことができなくなり、発熱量の増加に対応することができなかった。さらに、風洞８を設けると、圧力損失が大きくなるために、パワーが弱い低騒音の換気用ファン５を用いることが困難となり、防音効果が低下した。又、大容量インバータ盤１の背面側に変圧器盤２を設け、大容量インバータ盤１の排気を排気口６ａから排気部４及び換気用ファン５を介して行うとともに、変圧器盤２の排気を排気口１６ｂから排気部４及び換気用ファン５を介して行っており、異なる圧力損失の通風経路が並列に設けられるために、風量の調整が困難となった。

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、小形化が可能であるとともに、冷却風の風量を増加させることができ、かつ騒音を低減させることができ、風量の調整が容易な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、正面側及び背面側に大容量インバータ盤が配置され、中央部に変圧器盤が配置されるとともに、上部に換気用ファンが設けられた電力変換装置において、各大容量インバータ盤においては電力変換を行う大容量インバータ部が盤内にそれぞれ収納されるとともに、大容量インバータ部と一体的に冷却フィンがそれぞれ設けられ、かつ大容量インバータ盤の正面側及び背面側にはそれぞれ吸気口が設けられるとともに、各大容量インバータ盤と変圧器盤との仕切壁には通気口が形成され、変圧器盤においては大容量インバータ部と電気的に接続された変圧器が盤内に収納されるとともに、変圧器盤の上部には換気用ファンと連通する排気口が設けられたものである。

以上のようにこの発明の請求項１によれば、変圧器盤の盤が風洞代わりとなるので、風洞を設ける必要がなくなり、小形化が可能となった。又、変圧器盤の盤は大きいので、圧力損失が小さくなり、冷却風の風量を増加させることができ、発熱量の増加に対応することができる。さらに、圧力損失が小さいので、換気用ファンとして、パワーの小さな低騒音ファンを用いることができ、騒音を低減させることができる。又、通風経路は並列になるが、圧力損失がほぼ同じであるので、風量の調整は容易である。また、変圧器盤の正面側及び背面側に大容量インバータ盤を設けたので、騒音源の一つである変圧器を中央に閉じ込めた構造となり、これによっても騒音を低減させることができる。

参考例
以下、この発明の実施最良形態を説明する前に参考例を図面とともに説明する。図１は参考例による冷却、防音構造を有する電力変換装置の縦断側面図を示し、正面側には大容量インバータ盤２２が設けられるとともに、背面側には変圧器盤２３が大容量インバータ盤２２と一体に設けられ、大容量インバータ盤２２と変圧器盤２３との間には仕切壁２４が設けられる。又、大容量インバータ盤２２及び変圧器盤２３の上部には排気部２５を介して換気用ファン５が設けられ、換気用ファン５の底部には排気部２５と連通する排気口５ａが設けられる。大容量インバータ盤２２の盤本体２６の前面には扉２７が開閉自在に設けられ、扉２７の中位高さには吸気口２７ａが設けられる。又、仕切壁２４の前面側には取付部９を介して電力変換を行う複数のインバータ部からなる大容量インバータ部１０が取り付けられ、また仕切壁２４の上部及び下部の前面側には取付部９を介して冷却フィン１１，１２が大容量インバータ部１０と一体的に設けられる。又、仕切壁２４の冷却フィン１１よりやや上部及び冷却フィン１２よりやや下部には通気口２４ａ，２４ｂが形成され、大容量インバータ部１０の前面側には、最上部及び最下部に吸気口１４ａ，１４ｂが形成された保護カバー１４が設けられる。

一方、背面側の変圧器盤２３においては、大容量インバータ部１０と電気的に接続された変圧器１５が盤２８内に収納され、盤２８の上部には排気部２５と連通する排気口２８ａが設けられる。

上記構成において、換気用ファン５を駆動すると、冷却風は扉２７の中位高さに設けられた吸気口２７ａから盤本体２６内に矢印１７に示すように吸入され、保護カバー１４の最上部及び最下部に設けられた吸気口１４ａ，１４ｂを通り、矢印１８，１９に示すように大容量インバータ部１０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１０の熱を吸収した冷却フィン１１，１２を冷却した後、暖められた冷却風は矢印２０，２１に示すように仕切壁２４の上下の通気口２４ａ，２４ｂを通って変圧器盤２３の盤２８内に入り、変圧器１５を冷却しながら上昇し、盤２８の上部の排気口２８ａから排気部２５内に入り、排気口５ａ及び換気用ファン５を通って外部に排出される。

参考例においては、冷却風は大容量インバータ盤２２の正面側に設けられた吸気口２７ａから吸入され、吸気口１４ａ，１４ｂを通って大容量インバータ部１０及び冷却フィン１１，１２を冷却した後、仕切壁２４の通気口２４ａ，２４ｂを通って変圧器盤２３の盤２８内に入り、変圧器１５を冷却し、盤２８の上部の排気口２８ａから換気用ファン５を通って外部に排出される。従って、変圧器盤２３の盤２８が風洞代わりとなり、大容量インバータ盤２２においては風洞を必要とせず、小形化が可能となった。又、風洞代わりの盤２８は大きいので、圧力損失が小さくなり、冷却風の風量を増すことができ、発熱量の増加に対応することができる。さらに、圧力損失が小さいので、換気用ファン５として、パワーの小さな低騒音ファンを用いることができ、騒音を低減させることができる。又、通風経路が基本的に直列になることにより、風量の調整が簡単になる。又、扉２７の吸気口２７ａと保護カバー１４の吸気口１４ａ，１４ｂの位置をずらしているので、騒音を外部に漏れ難くすることができる。

実施最良形態１
図２は実施最良形態１による冷却、防音構造を有する電力変換装置の縦断側面図を示し、正面側及び背面側には大容量インバータ盤２２が設けられるとともに、中央部には変圧器盤２３が正面側及び背面側の大容量インバータ盤２２と一体に設けられ、各大容量インバータ盤２２と変圧器盤２３との間にはそれぞれ仕切壁２４が設けられる。又、各大容量インバータ盤２２及び変圧器盤２３の上部には排気部２５を介して換気用ファン５が設けられ、換気用ファン５の底部には排気部２５と連通する排気口５ａが設けられる。各大容量インバータ盤２２の盤本体２６の正面側及び背面側にはそれぞれ扉２７が開閉自在に設けられ、扉２７の中位高さには吸気口２７ａが設けられる。又、仕切壁２４の前面側及び背面側には取付部９を介して電力変換を行う複数のインバータ部からなる大容量インバータ部１０が取り付けられ、また仕切壁２４の上部及び下部の前面側及び背面側には取付部９を介して冷却フィン１１，１２が大容量インバータ部１０と一体的に設けられる。又、仕切壁２４の冷却フィン１１よりやや上部及び冷却フィン１２よりやや下部には通気口２４ａ，２４ｂが形成され、大容量インバータ部１０の前面側及び背面側には、最上部及び最下部に吸気口１４ａ，１４ｂが形成された保護カバー１４が設けられる。

一方、中央部の変圧器盤２３においては、大容量インバータ部１０と電気的に接続された変圧器１５が盤２８内に収納され、盤２８の上部には排気部２５と連通する排気口２８ａが設けられる。

上記構成において、換気用ファン５を駆動すると、冷却風は正面側及び背面側の扉２７の中位高さに設けられた吸気口２７ａから各盤本体２６内に矢印１７に示すように吸入され、各保護カバー１４の最上部及び最下部に設けられた吸気口１４ａ，１４ｂを通り、矢印１８，１９に示すように各大容量インバータ部１０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１０の熱を吸収した各冷却フィン１１，１２を冷却した後、暖められた冷却風は矢印２０，２１に示すように各仕切壁２４の上下の通気口２４ａ，２４ｂを通って変圧器盤２３の盤２８内に入り、変圧器１５を冷却しながら上昇し、盤２８の上部の排気口２８ａから排気部２５内に入り、排気口５ａ及び換気用ファン５を通って外部に排出される。

実施最良形態１においては、冷却風は各大容量インバータ盤２２の正面側及び背面側に設けられた吸気口２７ａから吸入され、各吸気口１４ａ，１４ｂを通って各大容量インバータ部１０及び各冷却フィン１１，１２を冷却した後、各仕切壁２４の通気口２４ａ，２４ｂを通って変圧器盤２３の盤２８内に入り、変圧器１５を冷却し、盤２８の上部の排気口２８ａから換気用ファン５を通って外部に排出される。従って、変圧器盤２３の盤２８が風洞代わりとなり、大容量インバータ盤２２においては風洞を必要とせず、小形化が可能となった。又、風洞代わりの盤２８は大きいので、圧力損失が小さくなり、冷却風の風量を増すことができ、発熱量の増加に対応することができる。さらに、圧力損失が小さいので、換気用ファン５として、パワーの小さな低騒音ファンを用いることができ、騒音を低減させることができる。又、通風経路は並列になるが、各通風経路での圧力損失がほぼ等しいので、風量の調整が簡単になる。又、扉２７の吸気口２７ａと保護カバー１４の吸気口１４ａ，１４ｂの位置をずらしているので、騒音を外部に漏れ難くすることができる。

この発明の参考例の冷却、防音構造を有する電力変換装置の縦断側面図である。実施最良形態１による冷却、防音構造を有する電力変換装置の縦断側面図である。従来の冷却、防音構造を有する電力変換装置の縦断側面図である。

符号の説明

５…換気用ファン
５ａ，２８ａ…排気口
９…取付部
１０…大容量インバータ部
１１，１２…冷却フィン
１５…変圧器
２２…大容量インバータ盤
２３…変圧器盤
２４…仕切壁
２４ａ，２４ｂ…通気口
２６…盤本体
２７…扉
２７ａ…吸気口
２８…盤

Claims

正面側及び背面側に大容量インバータ盤が配置され、中央部に変圧器盤が配置されるとともに、上部に換気用ファンが設けられた電力変換装置において、各大容量インバータ盤においては電力変換を行う大容量インバータ部が盤内にそれぞれ収納されるとともに、大容量インバータ部と一体的に冷却フィンがそれぞれ設けられ、かつ大容量インバータ盤の正面側及び背面側には吸気口が設けられるとともに、各大容量インバータ盤と変圧器盤との仕切壁にはそれぞれ通気口が形成され、変圧器盤においては大容量インバータ部と電気的に接続された変圧器が盤内に収納されるとともに、変圧器盤の上部には換気用ファンと連通する排気口が設けられたことを特徴とする電力変換装置の冷却、防音構造。