特許 5965779 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5965779

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月10日

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20160728BHJP

   H02M 3/00 20060101ALI20160728BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 Z

   H02M3/00 Y

【請求項の数】18

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-184769(P2012-184769)

(22)【出願日】2012年8月24日

(65)【公開番号】特開2014-45529(P2014-45529A)

(43)【公開日】2014年3月13日

【審査請求日】2015年1月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】100100310

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 学

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(74)【代理人】

【識別番号】100091720

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 重美

(72)【発明者】

【氏名】濱埜 晃嗣

(72)【発明者】

【氏名】山崎 正

(72)【発明者】

【氏名】広田 雅之

(72)【発明者】

【氏名】中村 寛志

【審査官】 仲村 靖

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１９８１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５１８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１８０１０４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６１−０１５４７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−０９３３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５０１６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｍ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体と、
前記半導体を駆動する回路を有する主回路基板と、
前記半導体と前記主回路基板とを格納し、少なくとも一の面に開口部を有するケースと、
前記半導体からの熱を放熱する冷却フィンと、
前記冷却フィンを空冷する冷却ファンと、を有し、
前記ケースの開口部と所定の間隙をもってカバーが配置され、
前記冷却フィンが配置される側を前記カバーの後方としたとき、前記カバーの後方及び
前記カバーの側面は、前記ケースと接触し、
前記冷却フィンからの冷却風と前記ケースの開口部からの冷却風は、前記カバーの開口部から排出されることを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

半導体と、
前記半導体を駆動する回路を有する主回路基板と、
前記半導体と前記主回路基板とを格納し、少なくとも一の面に開口部を有するケースと、
前記半導体からの熱を放熱する冷却フィンと、
前記冷却フィンを空冷する冷却ファンと、を有し、
前記ケースの開口部と所定の間隙をもってカバーが配置され、
前記冷却フィンが配置される側を前記カバーの後方としたとき、前記カバーの後方及び
前記カバーの側面は、前記ケースと接触し、
前記冷却フィンからの冷却風は、前記カバーにあたり方向を変えて前記ケースの開口部
の近傍を流れることを特徴とする電力変換装置。

【請求項3】

半導体と、
前記半導体を駆動する回路を有する主回路基板と、
前記半導体と前記主回路基板とを格納し、少なくとも一の面に開口部を有するケースと、
前記半導体からの熱を放熱する冷却フィンと、
前記冷却フィンを空冷する冷却ファンと、を有し、
前記ケースの開口部と所定の間隙をもってカバーが配置され、
前記冷却フィンが配置される側を前記カバーの後方としたとき、前記カバーの後方及び前記カバーの側面は、前記ケースと接触し、
前記冷却フィンからの冷却風と前記ケースの開口部からの冷却風は、電力変換装置の使用状態において、後方から前方に流れることを特徴とする電力変換装置。

【請求項4】

半導体と、
前記半導体を駆動する回路を有する主回路基板と、
前記半導体と前記主回路基板とを格納し、少なくとも一の面に開口部を有するケースと、
前記半導体からの熱を放熱する冷却フィンと、
前記冷却フィンを空冷する冷却ファンと、を有し、
前記ケースの開口部と所定の間隙をもってカバーが配置され、
前記冷却フィンが配置される側を前記カバーの後方としたとき、前記カバーの後方及び前記カバーの側面は、前記ケースと接触し、
前記ケースの開口部から排出される冷却風の流速は、前記ケースの開口部の近傍を流れる前記冷却フィンからの冷却風により、電力変換装置内部での流速よりも速くなることを特徴とする電力変換装置。

【請求項5】

半導体と、
前記半導体を駆動する回路を有する主回路基板と、
前記半導体と前記主回路基板とを格納し、少なくとも一の面に開口部を有するケースと、
前記半導体からの熱を放熱する冷却フィンと、
前記冷却フィンを空冷する冷却ファンと、を有し、
前記ケースの開口部と所定の間隙をもってカバーが配置され、
前記冷却フィンが配置される側を前記カバーの後方としたとき、前記カバーの後方及び前記カバーの側面は、前記ケースと接触し、
前記ケースの開口部からの冷却風と前記冷却フィンからの冷却風は、前記カバーと前記ケースの開口部との間を流れることを特徴とする電力変換装置。

【請求項6】

請求項２に記載の電力変換装置であって、
前記ケースの開口部の近傍を流れる前記冷却フィンからの冷却風は、前記ケースの開口
部から排出される冷却風よりも速いことを特徴とする電力変換装置。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記ケースの開口部は前記電力変換装置の使用状態において前記ケースの上面に設けられており、
前記カバーは前記ケースの開口部の上部に所定の間隙をもって配置されていることを特
徴とする電力変換装置。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記冷却フィンからの冷却風と前記ケースの開口部からの冷却風は、前記電力変換装
置の使用状態において、下方から上方に流れることを特徴とする電力変換装置。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記カバーは、前記ケースの開口部の面と前記カバーとの距離が概略同一になるように
配置されていることを特徴とする電力変換装置。

【請求項10】

請求項１乃至８のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記カバーと前記ケースの開口部の面とが平行であることを特徴とする電力変換装置。

【請求項11】

請求項１乃至８のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記冷却フィンが配置される側を前記電力変換装置の後方としたとき、
前記カバーと前記ケースの開口部の面との距離は、前記電力変換装置の後方よりも前方
の方が大きいことを特徴とする電力変換装置。

【請求項12】

請求項１乃至８のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記冷却フィンが配置される側を前記電力変換装置の後方としたとき、
前記カバーと前記ケースの開口部の面との距離は、前記電力変換装置の後方よりも前方
に向かって広がることを特徴とする電力変換装置。

【請求項13】

請求項１乃至８のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記カバーは、前記ケースの開口部の面に対して傾斜して配置されていることを特徴と
する電力変換装置。

【請求項14】

請求項１乃至８のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記冷却フィンが配置される側を前記電力変換装置の後方としたとき、
前記カバーは、前記ケースの開口部の面に対して傾斜して配置されており、前記電力変
換装置の後方よりも前方に向かって広がる直線状の形状であることを特徴とする電力変換
装置。

【請求項15】

請求項１乃至８のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記カバーは、円弧状であることを特徴とする電力変換装置。

【請求項16】

請求項１乃至８のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記冷却フィンが配置される側を前記電力変換装置の後方としたとき、
前記カバーは、前記電力変換装置の後方から前方に向かって弧を描きながら隙間が広が
るように傾斜することを特徴とする電力変換装置。

【請求項17】

請求項１乃至８のいずれかに記載の電力変換装置であって、
前記冷却フィンが配置される側を前記電力変換装置の後方としたとき、
前記カバーと前記ケースの開口部の面との間の距離は、前記電力変換装置の後方よりも
前方の方が狭いことを特徴とする電力変換装置。

【請求項18】

半導体と、
前記半導体を駆動する回路を有する主回路基板と、
前記半導体と前記主回路基板とを格納し、少なくとも一の面に開口部を有するケースと、
前記半導体からの熱を放熱する冷却フィンと、を有し、
前記ケースの開口部と所定の間隙をもってカバーが配置され、
前記カバーの開口部に対向する前記カバーの後方、及び、前記カバーの側面は、前記ケ
ースと接触し、
前記冷却フィンからの冷却風と前記ケースの開口部からの冷却風は、前記カバーの開口部から排出されることを特徴とする電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置の冷却構造に関する。

【背景技術】

【0002】

電力変換装置において、IGBTやDM（ダイオードモジュール）などの半導体は入力された電力の変換を行う。変換の際に発生する損失による発熱の冷却に関しては、例えば特許文献１（特開２００４−７１５９４号公報）に「盤枠２と、盤枠２を仕切る仕切り８ａ、８ｂと、仕切り８ａ、８ｂを貫通し、仕切り８ａ、８ｂより上方側に放熱部７を有するヒートパイプ９と、仕切り８ａ、８ｂより下方側に配設された電気部品６とを有し、更に、外部と直接連通する吸気口４及び排気口５を、仕切り８ａ、８ｂより上方側の扉３ａに設け、放熱部７が設けられた部分と電気部品６が設けられた部分とを連通する連通口１１、１２を仕切り８ａ、８ｂに設け、吸気側となる連通口１１にガイド板１０を設けることで、外部からの空気の流れを、盤枠２の内部全体へ導いて、ヒートパイプ９による吸放熱だけではなく、導かれた空気の自然対流により、電気部品６の冷却を行うようにした冷却構造及びそれを用いた電力変換装置。」と記載されている。

【0003】

また、特許文献２（特開２００９−０３３９１０号公報）には「パワー半導体を冷却する冷却フィンを覆うケーシングと、パワー半導体を駆動するドライバ回路を備えた主回路基板と、主回路基板を覆うカバーとを備えた電力変換装置において、前記カバーに設けられた吸気口よりも上側の前記主回路基板に設けられた第１の通気口と、この第１の通気口よりも下側で且つ前記冷却フィンよりも下側に設けられた第２の通気口とを備え、冷却ファンによって第２の通気口からの空気を前記冷却フィンに流す。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−７１５９４号公報

【特許文献2】特開２００９−０３３９１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電力変換装置において、変換の際に発生する損失による発熱の冷却は、特許文献１に記載のように、一般に冷却フィンによって自然空冷、または、冷却フィンと冷却ファンによって強制空冷、または、水冷装置等によって冷却フィンのベースに流路を設けて冷却を行い、温度上昇による半導体の熱破壊を防止している。

【0006】

ところで電力変換装置の小型化に伴い主回路基板も小型化せざるを得なく、結果として主回路基板は高密度実装される。主回路基板はアルミ電解コンデンサや抵抗などの部品が多数実装されており、主回路基板の発熱も無視できなくなっている。また高密度実装されることにより部品同士の隙間が狭くなり、冷却するための冷却風が流れにくくなり、従来の電力変換装置の自然対流による冷却風では部品が冷却されにくく、尚且つ半導体の発熱を吸熱した冷却フィンの熱が、主回路基板に伝達されるという問題がある。

【0007】

また、特許文献２に記載のように、主回路基板を保護する役割である本体ケースには冷却のため多数の開口部を設けることがある。開口部は主回路基板を冷却する空気を吸排気する重要な役割を担っているが、その分、設置される場所に浮遊する塵埃を本体ケース内部に引き込んでしまう。その結果ほこり等により主回路基板に実装されている部品が短絡してしまい、本来の役割である主回路基板の保護ができなくなるという問題がある。

【0008】

さらに劣悪な環境では開口部に塵埃が堆積し、その塵埃を取り除こうとすると本体ケース開口部より本体ケース内部に入り込んでしまい、そのまま電力変換装置に電源を投入すると短絡に至ってしまう。さらに、塵埃を本体ケースの上面壁の開口部に堆積させたままにすると主回路基板の発熱を外気に吐き出すことが出来なくなり、基板実装部品の熱破壊に至る可能性がある。

【0009】

また電力変換装置の設置状況において、半導体冷却と主回路基板冷却のために電力変換装置の左右、上下には一定の空間を設けなければ、本来の冷却性能を得られない。そのため従来の電力変換装置でいくら小型化を図ってもユーザ先での設置においては、冷却スペースの確保が必要であり、結果、ユーザ先で設置環境を広く確保する必要がある。

【0010】

本発明の目的は、上記課題を解決し、安価に冷却性を向上させ、装置の動作上の安全性を向上し、設置スペースを縮小する電力変換装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、例えば特許請求項の範囲に記載された構成を採用する。
本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電力変
換装置であって、半導体と、前記半導体を駆動する回路を有する主回路基板と、前記主回
路基板と半導体を格納する本体ケースと、前記半導体の熱を放熱する冷却フィンと、前記冷却フィンを冷却するための冷却ファンと、前記冷却ファンから排出される風の方向を制御するための上面カバーを有し、前記本体ケースは、箱型の形状をしており、主回路基板の冷却のため上面壁と下面壁が複数の開口部を有し、その上面壁に設けられた開口部表面近傍を前記上面カバーによって整流された前記冷却ファンの風が流れ、前記上面壁の開口部表面近傍を負圧状態とし、前記本体ケース内部に格納された主回路基板の放出した熱を吸い出すように構成することにより実現できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、安価に冷却性を向上させ、安全性を向上し、設置スペースを縮小することが可能な電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】従来の電力変換装置の概略図である。

【図2】本発明の実施例１にかかる電力変換装置の本体ケースの上面壁に設けられた開口部と上面カバーにて空間を設ける構造とした概略図である。

【図3】本発明の実施例２にかかる電力変換装置の上面カバーの形状に傾斜をつける構造とした概略図である。

【図4】本発明の実施例３にかかる電力変換装置の上面カバーの形状を曲線状の傾斜をつける構造とした概略図である。

【図5】本発明の実施例４にかかる電力変換装置の上面カバーの形状を半円状のドームから、途中で狭くなる構造とした概略図である。

【図6】従来の電力変換装置の右側面から見た冷却風の流れを示した概略図である。

【図7】本発明の実施例１にかかる電力変換装置の右側面から見た冷却風の流れを示した概略図である。

【図8】本発明の実施例２にかかる電力変換装置の右側面から見た冷却風の流れを示した概略図である。

【図9】本発明の実施例３にかかる電力変換装置の右側面から見た冷却風の流れを示した概略図である。

【図10】本発明の実施例４にかかる電力変換装置の右側面から見た冷却風の流れを示した概略図である。

【図11】本発明の実施例１から４にかかる電力変換装置の右側面から見た塵埃の影響を比較した概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明による電力変換装置について、以下の実施例を図面を用いて説明する。

【0015】

はじめに、従来の電力変換装置について説明する。図１は従来の電力変換装置１ａの概略図であり、本図は電力変換装置１ａの通常の使用状態で設置される状態において、部品ごとに分解した図である。

【0016】

図６は従来の電力変換装置を側面から見た断面図であり、冷却風の流れを示す図である。

【0017】

まず図１において電力変換装置１ａは、入力された直流電力を交流電力に変換する半導体５ａと、半導体５ａを駆動する主回路基板４ａとを有し、主回路基板４ａ及び半導体５ａは本体ケース３ａに周囲を覆われている。

【0018】

また本体ケース３ａ内部の主回路基板４ａ及び半導体５ａが接続される面の反対側には表面カバー２ａが取付けられ、また、本体ケース３ａの設置面と直交する下面８ａと上面壁９ａには複数の開口部１０ａが形成されて空気が流入出できるようになっている。

【0019】

電力変換装置１ａの通常の使用状態では、表面カバー２ａを正面手前に配置し、冷却フィン６ａを後ろ側（壁側）に配置し、本体ケース下面８ａを下側に配置して用いる。

【0020】

ここで、半導体５ａの冷却について述べる。主回路基板４ａは半導体５ａに半田で固定され、その半導体５ａは隣接した冷却フィン６ａの冷却フィンベース面１１ａに取付けられており、半導体５ａで発生した熱が冷却フィン６ａに伝導され、冷却フィン６ａの上面に固定された冷却ファン７ａによって強制空冷する構造となっている。つまり、図６に示すように、半導体５ａで発生した熱は冷却ファン７ａの冷却風に伝達され、その冷却風は冷却フィン６ａの下面から上面に向かって排出され、冷却フィン６ａから排出された冷却風はそのまま上方に流れていく。

【0021】

次に、主回路基板４ａの冷却について述べる。主回路基板４ａは本体ケース３ａに設けられた開口部１０ａによって自然空冷される構造となっている。つまり、図６に示すように、主回路基板４ａの冷却風は、本体ケース３ａの下面８ａから本体ケース３ａの上方に設けられた上面壁９ａに向かって流れ、上面壁９ａに設けられた複数の開口部１０ａから排出され、複数の開口部１０ａから排出された冷却風もそのまま上方に流れていく。

【0022】

つまり、半導体５ａからの発熱を含む冷却風も主回路基板４ａの冷却風も、電力変換装置内でともに下方から上方に向かって流れることになるが、これらの冷却風は半導体５ａの固定されている冷却フィン６ａのベース面１１ａで完全に分断され、冷却フィン６ａと主回路基板４ａの冷却は完全に独立している。また、電力変換装置の外部に排出された後も、それぞれ上方に向かって流れるため、冷却フィン６ａと主回路基板４ａの冷却は完全に独立している。

【実施例1】

【0023】

本実施例では、図１の説明にて既に述べた電力変換装置の基本的構成についての説明は省略し、従来の電力変換装置との相違点について述べる。

【0024】

図２は本実施例の電力変換装置１ｂの構成図の例である。図７は本実施例の電力変換装置１ｂを側方から見たときの断面図であり、冷却風の流れを示す図である。実施例１は、開口部１０ｂと冷却フィン６ｂの上方に上面カバー１１ｂを設ける点を特徴とする。

【0025】

本実施例の電力変換装置１ｂには、電力変換装置１ｂの本体ケース３ｂの上面壁９ｂに形成された開口部１０ｂと冷却フィン６ｂの上方に所定の空間を空けて上面カバー１１ｂが設けられている。

【0026】

ここでまず、本実施例の特徴である上面カバー１１ｂの構造について説明する。
上面カバー１１ｂの左右の側面には壁１２ｂがあり、この壁は本体ケース３ｂの左右の壁１３ｂと接触し、この上面カバー１１ｂの左右の側面からは空気の流入出は行えない構造となっている。
また、上面カバー１１ｂの後側面にも壁が設けられているため、上面カバー１１ｂの後側面からも空気の流入出は行えない構造となっている。

【0027】

また、上面カバー１１ｂの上面にもカバーが設けられているため、上面カバー１１ｂの上面からも空気の流入出は行えない構造となっている。

【0028】

よって、従来の電力変換装置１ａでは、冷却ファン７ａからの冷却風は冷却ファン７ａの上面を越えてそのまま上に排出されていたが、本実施例では、図７の電力変換装置１ｂの断面図に示すように、冷却ファン７ｂから吐き出された冷却風は冷却フィン６ｂの上面を越えた後、上面カバー１１ｂにぶつかり空気の流れが変わり、電力変換装置１ｂの後側方から正面手前側に向かって流れることになる。つまり、冷却フィン６ｂの上面を越えた後、開口部１０ｂと上面カバー１１ｂとの間に空けた空間を流れて上面カバー１１ｂの正面手前のスペースから外に吐き出される。

【0029】

冷却ファン７ｂからの冷却風は強制空冷であるため、主回路基板４ｂからの自然空冷よりも冷却風の流れが速い。一般的に流速が速い場所は圧力が低く、その圧力の低い場所に物体は引き寄せられる。この性質を利用し開口部１０ｂと上面カバー１１ｂとの間に冷却ファン７ｂによる流速の速い冷却風を流すと開口部１０ｂ近傍の圧力は低い状態となり、その低い圧力によって上向きの空気の流れが発生し主回路基板４ｂから放出された熱が引き寄せられ、その結果、自然空冷よりも速い流速の空気が主回路基板４ｂ上を流れることになる。

【0030】

このように、上面カバー１１ｂを設けることにより主回路基板４ｂからの冷却風の流速は従来よりも速くなるため、主回路基板４ｂの冷却効率が向上する。

【0031】

さらに、本体ケース３ｂの上面壁９ｂに形成された開口部１０ｂの上方に上面カバー１１ｂを設けることにより、図１１に示すように電力変換装置の上方から塵埃が降ってきても、本体ケース３ｂ内部に入り込むことを防ぐことが可能となり、製品の信頼性、安全性が向上する。

【0032】

さらに、従来は電力変換装置１ａを複数個縦に配置する場合、冷却ファン７ａや主回路基板４ａから吐き出される暖められた冷却風が上に配置された電力変換装置１ａに影響を及ぼさないよう冷却風が流れる幅を上方に確保することが必要であったため、電力変換装置１ａ間の幅を空けることが必要であったが、本発明によれば、冷却ファン７ｂや主回路基板４ｂからの冷却風は正面手前側から排出されるため、電力変換装置１ｂを複数個縦に配置する場合にも電力変換装置１ｂ間の幅を空けることが不要となり、省スペースで多くの電力変換装置１ｂを配置することが可能となる。

【実施例2】

【0033】

図３は本発明における実施例２にかかる電力変換装置１ｃの構成図の例である。また、図８は、本実施例の電力変換装置１ｃを側方から見たときの断面図であり、冷却風の流れを示す図である。本実施例についても、実施例１と同様の構成については説明を省略し、従来の電力変換装置１ａとの相違点について述べる。

【0034】

本実施例における上面カバー１１ｃは、側面から見たときに、電力変換装置１ｃとの設置面から正面手前に向かって斜めに広がる形状となっており、電力変換装置１ｃを真上から見ると開口部１０ｃのほとんどの領域に上面カバー１１ｃが覆い被さっている点に特徴を有する。つまり、電力変換装置１ｃの後方よりも正面手前になるほど、電力変換装置１ｃの上面壁９ｃと上面カバー１１ｃとの間の距離が長くなるように構成され、冷却ファン７ｃから吐き出された冷却風はほとんどが開口部１０ｃ近傍を通過した後に外気に吐き出される。

【0035】

上面カバー１１ｃを電力変換装置１ｃの上面壁９ｃに対して傾斜した形状とすることで、図８に示すように冷却ファン７ｃより排気された冷却風は上面カバー１１ｃに垂直に当たり風の流れが乱れることは少なくなり、早い流速を保ったまま電力変換装置１ｃの正面手前方向に流れ、上面壁９ｃの開口部１０ｃ近傍を沿うように流れる。

【0036】

上面カバー１１ｂが電力変換装置１ｂの上面に対して水平に配置されている場合（図７）と傾斜して配置されている場合（図８）とを比較すると、傾斜した図８の方が風の流れが乱れにくいので、より開口部１０ｃに近い位置に流速の速い冷却風を流すことが出来、より圧力を低い状態にすることができる。よって本体ケース３ｃの内部に配置された主回路基板４ｃの放出した熱の流れが前記開口部１０ｃに近い位置に流れる流速の速い冷却風に引っ張られ、自然対流よりも流速が速くなり冷却効果が向上する。このときの冷却効果は、上面カバー１１ｃが傾斜して配置されている方が水平に配置されている場合よりも、開口部１０ｃに近い位置の圧力を低くすることが可能なため、大きくなる。

【0037】

さらに、実施例１同様に塵埃を防ぐことが可能なので、製品の信頼性、安全性が向上する。

【0038】

さらに、電力変換装置１ｃを複数個縦に配置する場合の省スペース化が可能となる。

【実施例3】

【0039】

図４は本発明における実施例３にかかる電力変換装置１ｄの構成図の例である。また、図９は、本実施例の電力変換装置１ｄを側方から見たときの断面図であり、冷却風の流れを示す図である。本実施例についても、実施例１と同様の構成については説明を省略し、従来の電力変換装置１ａとの相違点について述べる。
本実施例における上面カバー１１ｄは、側面から見たときに電力変換装置１ｄとの設置面から正面手前に向かって、斜めに弧を描きながら広がる板形状となっており、電力変換装置１ｄを真上から見ると開口部１０ｄのほとんどの領域に上面カバー１１ｄが覆い被さっている点に特徴を有する。つまり、電力変換装置１ｄの後方よりも正面手前になるほど、電力変換装置１ｄの上面壁９ｄと上面カバー１１ｄとの間の距離が長くなるように構成され、冷却ファン７ｄから吐き出された冷却風はほとんどが開口部１０ｄ近傍を通過した後に外に吐き出されている点は実施例２と同様だが、本実施例では上面カバー１１ｄが円弧状に構成されている点が異なる。

【0040】

上面カバー１１ｄを電力変換装置１ｄの上面壁９ｄに対して傾斜した円弧状とすることで、局所的にみると風が壁面に当たったときの反射角度が浅くなる。よって、図９に示すように実施例２より更に風の流れを乱さずに開口部１０ｄに近い位置に流速の速い冷却風を流すことが可能となる。

【0041】

上面カバー１１ｄが、実施例２のように電力変換装置１ｃの上面に対して傾斜して直線的に配置されている場合（図８）と円弧状を描くように滑らかに配置されている場合（図９）とを比較すると、円弧状の図９の方が風の流れが乱れにくいので、より開口部１０ｄに近い位置に流速の速い冷却風を流すことが出来、より圧力を低い状態にすることができる。よって本体ケース３ｄの内部に配置された主回路基板４ｄの放出した熱の流れが前記開口部１０ｄに近い位置に流れる流速の速い冷却風に引っ張られ、自然対流よりも流速が速くなり冷却効果が向上する。このときの冷却効果は、上面カバー１１ｄが円弧状の方が傾斜して直線的に配置されている場合よりも、開口部１０ｄに近い位置の圧力を低くすることが可能なため、大きくなる。

【0042】

さらに、上面カバー１１ｄを弧を描いたような形状とすることで、その上面カバー１１ｄ自体の強度を上げることが可能となる。

【0043】

さらに、実施例１同様に塵埃を防ぐことが可能なので、製品の信頼性、安全性が向上する。

【0044】

さらに、電力変換装置１ｄを複数個縦に配置する場合の省スペース化が可能となる。

【実施例4】

【0045】

図５は本発明における実施例４にかかる電力変換装置１ｅの構成図の例である。また、図１０は、本実施例の電力変換装置１ｅを側方から見たときの断面図であり、冷却風の流れを示す図である。本実施例についても、実施例１と同様の構成については説明を省略し、従来の電力変換装置１ａとの相違点について述べる。

【0046】

本実施例における上面カバー１１ｅは、真上から見ると開口部１０ｅの領域に上面カバー１１ｅが覆い被さっており、側面から見たときに電力変換装置１ｅとの設置面から正面手前に向かって、斜めに弧を描きながら広がり、途中、電力変換装置１ｅの開口部１０ｅ近くで上面壁９ｅと上面カバー１１ｅとの空間距離が絞られる点に特徴を有する。

【0047】

つまり、冷却フィン６ｅ上部では上面カバー１１ｅを円弧状にしているのは実施例３と同様だが、本実施例では冷却フィン６ｅ上部では冷却フィン６ｅと上面カバー１１ｅとの空間距離を広くし、開口部１０ｅ上部では上面壁９ｅと上面カバー１１ｅとの空間距離を狭くする構成としている。

【0048】

一般的に流路の広いところから狭いところに流体が流れる場合、流速が速くなる。
つまり、冷却ファン７ｅから吐き出される冷却風の流速より開口部１０ｅのすぐ上の流速を速くすることが可能となる。

【0049】

上面カバー１１ｅが、実施例３のように電力変換装置１ｄの上面に対して円弧状を描くように滑らかに外気部分まで広がるように配置されている場合（図９）と円弧状を描くように滑らかに広がり、その後開口部１０ｅのすぐ上の空間距離を狭く配置されている場合（図１０）とを比較すると、広い流路（空間距離）から狭い流路（空間距離）に風を流した方が、より開口部１０ｅに近い位置に流速の速い冷却風を流すことが出来、より圧力を低い状態にすることができる。よって本体ケース３ｅの内部に配置された主回路基板４ｅの放出した熱の流れが前記開口部１０ｅに近い位置に流れる流速の速い冷却風に引っ張られ、自然対流よりも流速が速くなり冷却効果が向上する。このときの冷却効果は、上面カバー１１ｅが広い流路（空間距離）から狭い流路（空間距離）に流れるような構成とした方が円弧状に外気まで広がるように配置されている場合よりも、開口部１０ｅに近い位置の圧力を低くすることが可能なため、大きくなる。

【0050】

さらに、実施例３同様に上面カバー１１ｅ自体の強度を上げることが可能となる。

【0051】

さらに、実施例１同様に塵埃を防ぐことが可能なので、製品の信頼性、安全性が向上する。

【0052】

さらに、電力変換装置１ｅを複数個縦に配置する場合の省スペース化が可能となる。

【実施例5】

【0053】

実施例１から４では、上面カバー１１ｂ−１１ｅの左右側面と後側面には壁があり、冷却風が流入出できない形態であったが、これらの壁はなくても良い。この場合は、開口部からの塵埃防止や縦方向への省スペース化を実現できる。

【0054】

さらに、実施例１から４の上面カバー１１ｂ−１１ｅの左右側面と後側面の壁は必要に応じて取り外したり、取り付けたりすることの出来る構成となっていても良い。この場合は、電力変換装置が配置されるスペースの特徴に応じた使い方をすることが出来、ユーザニーズに応じた省スペース化や冷却効果向上を実現することが出来る。

【0055】

また、上面カバーは全面を覆うだけでなく、部分的に覆う構造でも良い。

【0056】

実施例１から４では、冷却ファン７ｂ−７ｅより吐き出された冷却風は上面カバー１１ｂ−１１ｅによって空気の流れを変えられ、その冷却風は電力変換装置１ｂ−１ｅの開口部１０ｂ−１０ｅ上部を通過し、電力変換装置１ｂ−１ｅの正面に向けて外に吐き出していたが、電力変換装置１ｂ−１ｅの開口部１０ｂ−１０ｅ領域のすぐ上に速い流速の冷却風が流れていれば、そこを通過した後、外に吐き出される冷却風の向きは正面に限定されてなくても良い。いずれの実施例も電力変換装置１ｂ−１ｅの開口部１０ｂ−１０ｅ領域のすぐ上に速い流速の冷却風を流すことに特徴がある。

【0057】

また、上記実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0058】

1a・・・従来の電力変換装置、2a・・・表面カバー、3a・・・本体ケース、4a・・・主回路基板、5a・・・半導体、6a・・・冷却フィン、7a・・・冷却ファン、8a・・・本体ケース下面、9a・・・本体ケース上面壁、10a・・・開口部、11a・・・冷却フィンベース面1b・・・実施例1の電力変換装置、2b・・・表面カバー、3b・・・本体ケース、4b・・・主回路基板、5b・・・半導体、6b・・・冷却フィン、7b・・・冷却ファン、8b・・・本体ケース下面、9b・・・本体ケース上面壁、10b・・・開口部、11b・・・上面カバー、12b・・・上面カバー左右側壁、13b・・・本体ケース左右側壁、14b・・・遮蔽板
1c・・・実施例2の電力変換装置、2c・・・表面カバー、3c・・・本体ケース、4c・・・主回路基板、5c・・・半導体、6c・・・冷却フィン、7c・・・冷却ファン、8c・・・本体ケース下面、9c・・・本体ケース上面壁、10c・・・開口部、11c・・・上面カバー、12c・・・上面カバー左右側壁、13c・・・本体ケース左右側壁、14c・・・遮蔽板
1d・・・実施例3の電力変換装置、2d・・・表面カバー、3d・・・本体ケース、4d・・・主回路基板、5d・・・半導体、6d・・・冷却フィン、7d・・・冷却ファン、8d・・・本体ケース下面、9d・・・本体ケース上面壁、10d・・・開口部、11d・・・上面カバー、12d・・・上面カバー左右側壁、13d・・・本体ケース左右側壁、14d・・・遮蔽板
1e・・・実施例4の電力変換装置、2e・・・表面カバー、3e・・・本体ケース、4e・・・主回路基板、5e・・・半導体、6e・・・冷却フィン、7e・・・冷却ファン、8e・・・本体ケース下面、9e・・・本体ケース上面壁、10e・・・開口部、
11e・・・上面カバー、12e・・・上面カバー左右側壁、13e・・・本体ケース左右側壁、14e・・・遮蔽板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】