特許 6279058 電力変換装置用冷却装置

(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】6279058

(24)【登録日】2018年1月26日

(45)【発行日】2018年2月14日

(54)【発明の名称】電力変換装置用冷却装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/00 20070101AFI20180205BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20180205BHJP

   F25B 9/04 20060101ALI20180205BHJP

【ＦＩ】

   H02M1/00 R

   H02M7/48 Z

   F25B9/04

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-226565(P2016-226565)

(22)【出願日】2016年11月22日

(65)【公開番号】特開2017-153340(P2017-153340A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2016年11月22日

(31)【優先権主張番号】10-2016-0020592

(32)【優先日】2016年2月22日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】593121379

【氏名又は名称】エルエス産電株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＬＳＩＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ソン−デ・キム

【審査官】 栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１１７１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１６０８１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−２８５６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１４８８５０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ １／００

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｆ２５Ｂ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮空気を発生させる圧縮機と、
前記圧縮機から提供される圧縮空気を基に低温空気を発生させる第１及び第２のボルテックスチューブと、
前記圧縮機と前記第１のボルテックスチューブとの間に設けられる第１の弁と、
前記圧縮機と前記第２のボルテックスチューブとの間に設けられる第２の弁と、
電力変換装置内に設けられ、前記電力変換装置の内部の温度を測定する第１及び第２の温度センサと、
前記第１及び第２の温度センサにより測定された第１及び第２の温度に基づいて、前記第１及び第２のボルテックスチューブを用いて前記電力変換装置内に低温空気を供給すべきか否かを判断し、前記第１及び第２の弁に弁開放信号または弁閉鎖信号を送信する制御部と、を含む、電力変換装置用冷却装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記第１の温度と予め設定された第１の設定温度とを比較して、前記第１の温度が前記第１の設定温度を超える場合、前記第１の弁に弁開放信号を送信し、
前記第１の温度が前記第１の設定温度を超えない場合、前記第１の弁に弁閉鎖信号を送信する、請求項１に記載の電力変換装置用冷却装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記第２の温度と予め設定された第２の設定温度とを比較して、前記第２の温度が前記第２の設定温度を超える場合、前記第２の弁に弁開放信号を送信し、
前記第２の温度が前記第２の設定温度を超えない場合、前記第２の弁に弁閉鎖信号を送信する、請求項１または２に記載の電力変換装置用冷却装置。

【請求項4】

前記第１の温度センサは前記電力変換装置のケースに設けられ、
前記第２の温度センサは前記電力変換装置の電力変換用半導体素子に設けられる、請求項１乃至３の何れか一項に記載の電力変換装置用冷却装置。

【請求項5】

前記第１のボルテックスチューブは、前記電力変換装置のケース側に低温空気を供給するように設けられ、
前記第２のボルテックスチューブは、前記電力変換装置の電力変換用半導体素子側に低温空気を供給するように設けられる、請求項１乃至４の何れか一項に記載の電力変換装置用冷却装置。

【請求項6】

圧縮空気を発生させる多数の圧縮機と、
前記多数の圧縮機から提供される圧縮空気を基に低温空気を発生させる多数のボルテックスチューブと、
前記圧縮機と前記ボルテックスチューブとの間に設けられる多数の弁と、
電力変換装置内に設けられ、前記電力変換装置の内部の温度を測定する第１及び第２の温度センサと、
前記第１及び第２の温度センサにより測定された第１及び第２の温度に基づいて、前記ボルテックスチューブを用いて前記電力変換装置内に低温空気を供給すべきか否かを判断し、前記弁に弁開放信号または弁閉鎖信号を送信する制御部と、を含み、
前記多数の圧縮機、ボルテックスチューブ、及び弁は、同一の個数が互いに対応するように形成される、電力変換装置用冷却装置。

【請求項7】

前記多数のボルテックスチューブは、
前記電力変換装置のケース側に低温空気を供給するように設けられる第１のボルテックスチューブと、
前記電力変換装置の電力変換用半導体素子側に低温空気を供給するように設けられる第２のボルテックスチューブと、を含む、請求項６に記載の電力変換装置用冷却装置。

【請求項8】

前記多数の弁は、
前記第１のボルテックスチューブと前記多数の圧縮機のうち前記第１のボルテックスチューブに対応する圧縮機との間に設けられる第１の弁と、
前記第２のボルテックスチューブと前記多数の圧縮機のうち前記第２のボルテックスチューブに対応する圧縮機との間に設けられる第２の弁と、を含み、
前記制御部は、
前記第１の温度と予め設定された第１の設定温度とを比較して、前記第１の温度が前記第１の設定温度を超える場合、前記第１の弁に弁開放信号を送信し、
前記第１の温度が前記第１の設定温度を超えない場合、前記第１の弁に弁閉鎖信号を送信する、請求項７に記載の電力変換装置用冷却装置。

【請求項9】

前記多数の弁は、
前記第１のボルテックスチューブと前記多数の圧縮機のうち前記第１のボルテックスチューブに対応する圧縮機との間に設けられる第１の弁と、
前記第２のボルテックスチューブと前記多数の圧縮機のうち前記第２のボルテックスチューブに対応する圧縮機との間に設けられる第２の弁と、を含み、
前記制御部は、
前記第２の温度と予め設定された第２の設定温度とを比較して、前記第２の温度が前記第２の設定温度を超える場合、前記第２の弁に弁開放信号を送信し、
前記第２の温度が前記第２の設定温度を超えない場合、前記第２の弁に弁閉鎖信号を送信する、請求項７に記載の電力変換装置用冷却装置。

【請求項10】

前記第１の温度センサは前記電力変換装置のケースに設けられ、
前記第２の温度センサは前記電力変換装置の電力変換用半導体素子に設けられる、請求項６乃至９の何れか一項に記載の電力変換装置用冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却装置に関し、より詳細には、ボルテックスチューブを適用して、冷却装置が安定して電力変換装置を冷却させることができるように構成された電力変換装置用冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

産業現場で用いられるモータ駆動用インバータ、太陽光インバータ、エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）などの装置は電力変換装置であって、駆動時に熱を発生させる。

【0003】

このように電力変換装置の駆動時に発生する熱は、装置の性能低下、寿命減少、動作停止などを招くため、装置を効率的に冷却させるためのシステムの開発が要求されつつある状況である。

【0004】

したがって、電力変換装置を冷却させるための様々な冷却装置が備えられており、冷却装置は送風式と水冷式とに大別される。

【0005】

この際、送風式は、電力変換装置から発生した熱をファン（Ｆａｎ）を用いて強制的に放熱させる方法であって、強制空冷式冷却方法ともいう。送風式は、ファンを駆動させ、冷却フィンの間に空気を循環させることで電力変換装置の温度を適正温度に維持させる方法である。

【0006】

この際、既存の送風式冷却装置は、状況によって、冷却効率の低下、塵埃によるアーク（ａｒｃ）の発生可能性が存在するため、設置環境が制約される。

【0007】

また、既存の送風式冷却装置は、ファンの駆動時間及び環境による取り替え周期が発生し、この際、ファンの取り替え時に、インバータ連結製品群を停止及び取り替えすることにより管理コストが発生する。

【0008】

また、既存の送風式冷却装置は、大気中に開放されていて、防爆性能が要求される様々な産業分野に適用するには限界があった。

【0009】

また、既存の送風式冷却装置は、適正冷却のための個数の冷却フィンが必要であるため、冷却フィンの重量、体積の限界により、電力変換装置の小型化、軽量化において困難さがあった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

したがって、本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、ボルテックスチューブを適用して、冷却システムが安定して電力変換装置を冷却させることができるように構成された電力変換装置用冷却装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記のような目的を達成するための本発明の一側面による電力変換装置用冷却装置は、圧縮空気を発生させる圧縮機と、前記圧縮機から提供される圧縮空気を基に低温空気を発生させる第１及び第２のボルテックスチューブと、前記圧縮機と前記第１のボルテックスチューブとの間に設けられる第１の弁と、前記圧縮機と前記第２のボルテックスチューブとの間に設けられる第２の弁と、電力変換装置内に設けられ、前記電力変換装置の内部の温度を測定する第１及び第２の温度センサと、前記第１及び第２の温度センサにより測定された第１及び第２の温度に基づいて、前記第１及び第２のボルテックスチューブを用いて前記電力変換装置内に低温空気を供給すべきか否かを判断し、前記第１及び第２の弁に弁開放信号または弁閉鎖信号を送信する制御部と、を含む。

【0012】

また、本発明の他の側面による電力変換装置用冷却装置は、圧縮空気を発生させる多数の圧縮機と、前記多数の圧縮機から提供される圧縮空気を基に低温空気を発生させる多数のボルテックスチューブと、前記圧縮機と前記ボルテックスチューブとの間に設けられる多数の弁と、電力変換装置内に設けられ、前記電力変換装置の内部の温度を測定する第１及び第２の温度センサと、前記第１及び第２の温度センサにより測定された第１及び第２の温度に基づいて、前記ボルテックスチューブを用いて前記電力変換装置内に低温空気を供給すべきか否かを判断し、前記弁に弁開放信号または弁閉鎖信号を送信する制御部と、を含み、前記多数の圧縮機、ボテックスチューブ、及び弁は、同一の個数が互いに対応するように形成されることができる。

【0013】

前記多数の弁は、前記第１の温度センサにより測定された第１の温度に応じて制御される第１の弁と、前記第２の温度センサにより測定された第２の温度に応じて制御される第２の弁と、を含むことができる。

【0014】

前記制御部は、前記第１の温度と予め設定された第１の設定温度とを比較して、前記第１の設定温度を超える場合には前記第１の弁に弁開放信号を送信し、前記第１の設定温度を超えない場合には前記第１の弁に弁閉鎖信号を送信することができる。

【0015】

前記制御部は、前記第２の温度と予め設定された第２の設定温度とを比較して、前記第２の設定温度を超える場合には前記第２の弁に弁開放信号を送信し、前記第２の設定温度を超えない場合には前記第２の弁に弁閉鎖信号を送信することができる。

【0016】

前記第１の温度センサは前記電力変換装置のケースに設けられ、前記第２の温度センサは前記電力変換装置の電力変換用半導体素子に設けられることができる。

【0017】

前記多数のボルテックスチューブは、前記電力変換装置のケース側に低温空気を供給するように設けられる第１のボテックスチューブと、前記電力変換装置の電力変換用半導体素子側に低温空気を供給するように設けられる第２のボテックスチューブと、を含むことができる。

【発明の効果】

【0018】

上記のような本発明によると、ファンレス（ｆａｎｌｅｓｓ）設計が可能であるため、ファンの取り替えにかかるコストを低減することができ、ボルテックスチューブの半永久的な耐久性により、メンテナンスコストが持続的に減少する効果がある。

【0019】

また、本発明の冷却システムを適用する場合、電力変換装置のケースを密閉型に製作することができて、防塵性能を確保するとともに、防爆性能も確保することができるため、多様な環境に適用可能である。

【0020】

また、冷却空気の温度が低くて、冷却フィンの体積及び個数を減らすことができるため、電力変換装置の体積及び重量を減少させることができる。

【0021】

また、電力変換装置のケースを密閉型に製作可能であり、且つファンレス製作が可能であるため、騒音性能が向上して低騒音電力変換装置の設計が可能である。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施例による電力変換装置用冷却装置の構成を示した図である。

【図2】本発明の実施例による電力変換装置用冷却装置に適用される熱交換器を示した図である。

【図3】本発明の実施例による電力変換装置用冷却装置に適用される熱交換器の他の例を示した図である。

【図4】本発明の実施例による電力変換装置用冷却装置の動作順序を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施例を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施例は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を示す。

【0024】

本発明を説明するにあたり、公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明の実施例においての機能を考慮して定義された用語であり、これは使用者、運用者の意図または慣例などによって変わり得る。従って、その定義は本明細書の全体における内容を基に下すべきであろう。

【0025】

以下、本発明の実施例による電力変換装置用冷却装置の構成及び機能について添付図面を参照して詳細に説明する。

【0026】

図１は本発明の実施例による電力変換装置用冷却装置の構成を示した図面である。

【0027】

図１を参照すると、本発明の実施例による電力変換装置用冷却装置１００（以下、「冷却システム」）は、電力変換装置１１０と、温度センサ１２０と、圧縮機１３０と、第１の弁１４０と、第２の弁１５０と、第１のボルテックスチューブ１６０と、第２のボルテックスチューブ１７０と、制御部１８０と、を含む。但し、前記冷却システム１００の構成がこれに限定されるものではない。

【0028】

前記電力変換装置１１０は使用する場所に応じて電力の形態を変換する装置であって、電力の電流、電圧、周波数などを変換することができる。例えば、電力変換装置１１０は、モータ駆動用インバータ、太陽光インバータ、エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）、コンバータなどであることができる。

【0029】

この際、前記電力変換装置１１０は、ケース１１１内に設けられる冷却フィン１１２と、電力変換用半導体素子１１３と、を含み、前記ケース１１１は密閉型に形成される。

【0030】

すなわち、従来の電力変換装置はファンを含む構造であるため開放型であったが、本発明による電力変換装置１１０は密閉型に製作される。

【0031】

例えば、前記冷却フィン１１２は前記電力変換装置１１０内において最下地点に位置し、前記電力変換用半導体素子１１３は冷却フィン１１２の上側に位置することができるが、これに限定されるものではない。

【0032】

また、多数の電力変換用半導体素子１１３が電力変換装置１１０内に位置することができるが、電力変換装置１１０に含まれる電力変換用半導体素子１１３の個数は多様に設定されることができる。

【0033】

前記温度センサ１２０は電力変換装置１１０内に設けられ、電力変換装置１１０内の温度を測定して制御部１８０に提供する。

【0034】

この際、前記温度センサ１２０は、電力変換装置１１０の内部の温度を測定する第１の温度センサ１２１と、電力変換用半導体素子１１３の温度を測定する第２の温度センサ１２２と、で構成されることができる。第１の温度センサ１２１はケース１１１に隣接して設けられ、第２の温度センサ１２２は電力変換用半導体素子１１３に隣接して設けられることができる。

【0035】

すなわち、前記第１の温度センサ１２１は、電力変換装置１１０のケース１１１に設けられ、前記ケース１１１の温度を測定することができる。前記第２の温度センサ１２２は、電力変換用半導体素子１１３に設けられ、電力変換用半導体素子１１３の温度を測定することができる。

【0036】

前記圧縮機１３０は、圧縮空気を第１及び第２のボルテックスチューブ１６０、１７０に供給するために備えられるものであって、圧縮空気の温度及び圧力によって、ボルテックスチューブから発生する低温空気及び高温空気の温度が変わり得る。

【0037】

したがって、前記圧縮機１３０により供給される圧縮空気の温度及び圧力は、冷却システム１００の用途、設置環境に応じて適宜選択されることができる。

【0038】

例えば、前記圧縮機１３０は、圧縮空気を発生させるポンプと、ポンプにより発生した圧縮空気を貯蔵する圧力タンクと、で構成されることができるが、これに限定されるものではない。

【0039】

前記第１の弁１４０は、圧縮機１３０と第１のボルテックスチューブ１６０との間に設けられ、制御部１８０の制御によって開放または閉鎖されて圧縮空気の流れを制御する。

【0040】

すなわち、前記第１の弁１４０は、制御部１８０の制御によって開放され、圧縮機１３０から提供される圧縮空気が第１のボルテックスチューブ１６０に供給されるようにする。または、前記第１の弁１４０は、制御部１８０の制御によって閉鎖され、圧縮機１３０から提供される圧縮空気が第１のボルテックスチューブ１６０に供給されることを遮断する。

【0041】

この際、前記圧縮機１３０と第１のボルテックスチューブ１６０とは配管により連結されており、前記第１の弁１４０は配管上に設けられることができる。

【0042】

前記第２の弁１５０は、圧縮機１３０と第２のボルテックスチューブ１７０との間に設けられ、制御部１８０の制御によって開放または閉鎖されて圧縮空気の流れを制御する。

【0043】

すなわち、前記第２の弁１５０は、制御部１８０の制御によって開放され、圧縮機１３０から提供される圧縮空気が第２のボルテックスチューブ１７０に供給されるようにする。または、前記第２の弁１５０は、制御部１８０の制御によって閉鎖され、圧縮機１３０から提供される圧縮空気が第２のボルテックスチューブ１７０に供給されることを遮断する。

【0044】

この際、前記圧縮機１３０と第２のボルテックスチューブ１７０とは配管により連結されており、前記第２の弁１５０は配管上に設けられることができる。

【0045】

前記第１及び第２のボルテックスチューブ１６０、１７０は、Ｒａｎｑｕｅ−Ｈｉｌｓｃｈ ｖｏｒｔｅｘ ｔｕｂｅとも呼ばれるものであって、圧縮機１３０から供給される圧縮空気を分離して高温空気と低温空気を発生させる。

【0046】

前記第１及び第２のボルテックスチューブ１６０、１７０の具体的な形状及び設計についての諸事項は、使用目的及び設置環境に応じて当業者が適宜選択できるものであり、既に公知された様々なボルテックスチューブから選択されることができる。

【0047】

前記第１及び第２のボルテックスチューブ１６０、１７０から発生した低温空気は、電力変換装置１１０の内部に供給されて電力変換装置１１０の温度を低くする役割をする。

【0048】

特に、前記第１のボルテックスチューブ１６０は、電力変換装置１１０のケース１１１の温度を低くするに適切な位置に配置されることができる。また、前記第２のボルテックスチューブ１７０は、電力変換装置１１０の電力変換用半導体素子１１３の温度を低くするに適切な位置に配置されることができる。

【0049】

例えば、前記第１のボルテックスチューブ１６０は、第１のボルテックスチューブ１６０から発生した低温空気が直接的にケース１１１に向くように設けられることが好ましい。前記第２のボルテックスチューブ１７０は電力変換用半導体素子１１３と隣接して配置されることが好ましい。

【0050】

前記制御部１８０は、温度センサ１２０により測定された温度を受信し、受信した温度に基づいて、第１及び第２のボルテックスチューブ１６０、１７０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給するべきか否かを判断する。

【0051】

前記制御部１８０は、第１の温度センサ１２１により測定された温度（以下、「第１の温度」という）と、予め設定された第１の設定温度とを比較する。比較結果、第１の温度が第１の設定温度を超える場合、制御部１８０は、第１のボルテックスチューブ１６０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給すべきであると判断する。

【0052】

また、前記制御部１８０は、第２の温度センサ１２２により測定された温度（以下、「第２の温度」という）と、予め設定された第２の設定温度とを比較する。比較結果、第２の温度が第２の設定温度を超える場合、制御部１８０は、第２のボルテックスチューブ１７０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給すべきであると判断する。

【0053】

この際、前記第１及び第２の設定温度は、適用システム、設置環境などを考慮して当業者により設定されることができる。例えば、第１の設定温度は８０℃〜１００℃の範囲で設定されることができ、第２の設定温度は１００℃〜１２０℃の範囲で設定されることができる。

【0054】

この際、ボルテックスチューブ１６０、１７０により供給される低温空気の流量は弁によって調節されることができる。温度センサ１２０により検知された温度が予め設定された温度範囲より高いと判断されて、弁１４０、１５０が開放されるように制御する場合、制御部１８０は、弁１４０、１５０の開放程度を制御することで流量を調節することができる。この際、流入される空気の流量は、温度センサ１２０により検知された温度が予め設定された温度を超えた程度に応じて予め設定されることができる。例えば、温度センサ１２０により検知された温度が、予め設定された温度を１℃〜１０℃超えた場合の流量、及び温度センサ１２０により検知された温度が、予め設定された温度を１１℃〜２０℃超えた場合の流量を予め設定することができる。制御部１８０は、温度センサ１２０により検知された温度が予め設定された温度を超えた程度に応じて、設定された流量が流入されるように弁１４０、１５０を制御する。

【0055】

一方、前記制御部１８０は、第１のボルテックスチューブ１６０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給すべきであると判断した場合、第１の弁１４０に弁開放信号を送信する。

【0056】

そして、前記制御部１８０は、第２のボルテックスチューブ１７０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給すべきであると判断した場合、第２の弁１５０に弁開放信号を送信する。

【0057】

したがって、前記第１及び第２の弁１４０、１５０は、制御部１８０の弁開放信号を受信することにより開放される。これにより、圧縮機１３０から提供される圧縮空気が第１及び第２の弁１４０、１５０を経て第１及び第２のボルテックスチューブ１６０、１７０に供給されることができる。

【0058】

これに対し、前記制御部１８０は、第１の温度センサ１２１により測定された温度が第１の設定温度を超えないと（第１の設定温度以下であると）、第１のボルテックスチューブ１６０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給しなくてもよいと判断する。

【0059】

また、前記制御部１８０は、第２の温度センサ１２２により測定された温度が第２の設定温度を超えないと（第２の設定温度以下であると）、第２のボルテックスチューブ１７０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給しなくてもよいと判断する。

【0060】

この際、前記制御部１８０は、第１のボルテックスチューブ１６０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給しなくてもよいと判断した場合、第１の弁１４０に弁閉鎖信号を送信する。

【0061】

そして、前記制御部１８０は、第２のボルテックスチューブ１７０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給しなくてもよいと判断した場合、第２の弁１５０に弁閉鎖信号を送信する。

【0062】

前記第１及び第２の弁１４０、１５０は、制御部１８０の弁閉鎖信号を受信することにより閉鎖される。これにより、圧縮機１３０から提供される圧縮空気は第１及び第２の弁１４０、１５０により遮断され、第１及び第２のボルテックスチューブ１６０、１７０に供給されない。

【0063】

図２及び図３は、図１の電力変換用半導体素子１１３を詳細に示した図であって、図２はフィン型熱交換器を示した図であり、図３は配管型熱交換器を示した図である。

【0064】

図２はフィン型熱交換器が取り付けられた実施例を示したものであって、図２（ａ）は側面図であり、図２（ｂ）は平面図である。図２を参照すると、電力変換用半導体素子１１３上には熱交換器２１０が形成されており、熱交換器２１０は電力変換装置のケース１１１により密閉されている。

【0065】

前記熱交換器２１０がフィン型熱交換器である場合、前記熱交換器２１０は、密閉型ケース１１１、及び密閉型ケース１１１内に交互に積層される柱２１２と円板２１４を含んで構成されることができる。但し、前記熱交換器２１０の構造がこれに限定されるものではない。

【0066】

すなわち、熱交換器２１０は、密閉型ケース１１１内の下端に柱２１２が備えられ、その上に円板２１４が備えられて、さらに円板２１４に柱２１２が備えられる積層構造からなる。

【0067】

この際、前記密閉型ケース１１１は、熱伝逹効率が低く、且つ断熱効果が大きい材質からなることが好ましい。

【0068】

また、前記柱２１２は多数個であることができ、空気が円滑に流動されるように円筒状に形成されることが好ましい。前記柱２１２は、空気の流動方向に垂直に配置して、熱が電力変換用半導体素子１１３に効率的に伝達されるようにすることが好ましい。

【0069】

さらに、密閉型ケース１１１内に供給される空気が円滑に移動するように、密閉型ケース１１１の内側面に、または内側面に隣接するように流動ガイド２１６が備えられることができる。

【0070】

この際、前記流動ガイド２１６は、密閉型ケース１１１内に供給された空気が移動する方向と同一の方向に備えられ、最外側に位置する柱２１２と密閉型ケース１１１との間に備えられることができる。

【0071】

図３は配管型熱交換器３１０が取り付けられた実施例を示した図であって、図３（ａ）は側面図であり、図３（ｂ）は平面図である。

【0072】

図３を参照すると、前記熱交換器３１０が配管型熱交換器である場合、前記熱交換器３１０は、空気の流動長さを増加させる方法により熱交換を行う。かかる熱交換器３１０は熱交換効果が高いが、流動管３１２の長さが増加するほど、または流動管３１２の直径が小さくなるほど流動抵抗が大きくなって、ボルテックスチューブの効果に影響を与える可能性がある。したがって、熱交換器３１０内に設けられる流動管３１２の長さと直径を当業者が適宜調節する必要がある。

【0073】

一方、流動管３１２の形態によって、前記熱交換器３１０はＳ字管状熱交換器または螺旋状熱交換器であることができる。本実施例では螺旋状熱交換器を示した。

【0074】

この際、Ｓ字管状に比べて、螺旋状の場合に熱交換器の温度分布を均一にする効果が高いが、流動抵抗が大きくなって効率が低くなり得るため、流動管３１２の長さと直径はボルテックスチューブの性能に応じて決めることが好ましい。

【0075】

前記実施例では、２つのボルテックスチューブが形成された場合を基準として説明したが、ボルテックスチューブが２つ以上形成されてもよい。この場合、ボルテックスチューブは、ケース側に低温空気を供給するように設けられる第１のグループ（第１のボルテックスチューブ）と、電力変換用半導体素子に設けられる第２のグループ（第２のボルテックスチューブ）とに分類されることができる。

【0076】

また、前記実施例では１つの圧縮機に多数のボルテックスチューブが形成された場合を説明したが、圧縮機もボルテックスチューブと同一の数で形成されてもよい。この場合、圧縮機とボルテックスチューブが一対一に対応付けられて配管により連結され、各配管には同一数の弁が形成される。

【0077】

より具体的に、圧縮機、ボルテックスチューブ、及び弁が互いに対応するように多数で形成される場合、多数の弁は、第１の弁及び第２の弁を含むことができる。第１の弁は、第１のボルテックスチューブと多数の圧縮機のうち第１のボルテックスチューブに対応する圧縮機との間に設けられることができる。また、第２の弁は、第２のボルテックスチューブと多数の圧縮機のうち第２のボルテックスチューブに対応する圧縮機との間に設けられることができる。

【0078】

この際、制御部は、第１の弁及び/または第２の弁に弁開放信号及び／または弁閉鎖信号を送信することができる。

【0079】

以上、本発明の実施例による電力変換装置用冷却装置の構成について説明した。以下では、添付図面を参照して電力変換装置用冷却装置の動作について具体的に説明する。

【0080】

図４は本発明の実施例による電力変換装置用冷却装置の動作順序を示したフローチャートである。

【0081】

図４を参照すると、制御部１８０は、第１の温度センサ１２１により測定された温度（第１の温度）及び第２の温度センサ１２２により測定された温度（第２の温度）を受信する（Ｓ２００）。制御部１８０は、受信した第１の温度と第１の設定温度とを比較して、第１の設定温度を超えるかを判断し、受信した第２の温度と第２の設定温度とを比較して、第２の設定温度を超えるかを判断する（Ｓ２１０）。

【0082】

もし、ステップＳ２１０による判断結果、第１の温度は第１の設定温度を超えるが、第２の温度は第２の設定温度を超えない場合（第２の設定温度以下である場合）、前記制御部１８０は、第１の弁１４０に弁開放信号を送信し、第２の弁１５０に弁閉鎖信号を送信する（Ｓ２２０）。

【0083】

これにより、第１の弁１４０が開放されて圧縮空気が第１のボルテックスチューブ１６０に供給され、第１のボルテックスチューブ１６０が低温空気を電力変換装置１１０内に供給する（Ｓ２６０）。特に、ステップＳ２６０により供給される低温空気は、電力変換装置１１０のケース１１１側に供給される。

【0084】

もし、ステップＳ２１０による判断結果、第１の温度は第１の設定温度を超えないが（第１の設定温度以下であるが）、第２の温度は第２の設定温度を超える場合、前記制御部１８０は、第１の弁１４０に弁閉鎖信号を送信し、第２の弁１５０に弁開放信号を送信する（Ｓ２３０）。

【0085】

これにより、第２の弁１５０が開放されて圧縮空気が第２のボルテックスチューブ１７０に供給され、第２のボルテックスチューブ１７０が低温空気を電力変換装置１１０内に供給する（Ｓ２７０）。特に、ステップＳ２７０により供給される低温空気は、電力変換装置１１０の電力変換用半導体素子１１３側に供給される。

【0086】

もし、ステップＳ２１０による判断結果、第１の温度が第１の設定温度を超え、第２の温度が第２の設定温度を超える場合、前記制御部１８０は、第１及び第２の弁１４０、１５０に弁開放信号を送信する（Ｓ２４０）。

【0087】

これにより、第１及び第２の弁１４０、１５０が開放されて圧縮空気が第１及び第２のボルテックスチューブ１６０、１７０に供給され、第１及び第２のボルテックスチューブ１６０、１７０が低温空気を電力変換装置１１０内に供給する（Ｓ２８０）。特に、ステップＳ２８０により提供される低温空気は、電力変換装置１１０のケース１１１及び電力変換用半導体素子１１３側に供給される。

【0088】

もし、ステップＳ２１０による判断結果、第１及び第２の温度が両方とも第１及び第２の設定温度を超えない場合（第１及び第２の設定温度以下である場合）、前記制御部１８０は、第１及び第２の弁１４０、１５０に弁閉鎖信号を送信する（Ｓ２５０）。

【0089】

これにより、第１及び第２の弁１４０、１５０が閉鎖されて圧縮空気が第１及び第２のボルテックスチューブ１６０、１７０に供給されることが遮断され、第１及び第２のボルテックスチューブ１６０、１７０が低温空気を電力変換装置１１０内に供給することが遮断される（Ｓ２９０）。

【0090】

上記のような本発明によると、ファンレス（ｆａｎｌｅｓｓ）設計が可能であるため、ファンの取り替えにかかるコストを低減することができ、ボルテックスチューブの半永久的な耐久性により、メンテナンスコストが持続的に減少する効果がある。

【0091】

また、本発明の冷却システムを適用する場合、電力変換装置のケースを密閉型に製作することができて、防塵性能を確保するとともに、防爆性能も確保することができるため、多様な環境に適用可能である。

【0092】

また、冷却空気の温度が低くて、冷却フィンの体積及び個数を減らすことができるため、電力変換装置の体積及び重量を減少させることができる。

【0093】

また、電力変換装置のケースを密閉型に製作可能であり、且つファンレス製作が可能であるため、騒音性能が向上して低騒音電力変換装置の設計が可能である。

【0094】

一方、本発明による電力変換装置用冷却装置の構成及びその動作方法を実施例により説明したが、本発明の範囲は特定実施例に限定されず、本発明に係わる通常の知識を有する者であれば、自明な範囲内で様々な代案、修正及び変更実施が可能である。

【0095】

したがって、本発明に記載の実施例及び添付図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、かかる実施例及び添付図面により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲により解釈されるべきであり、それと同等範囲内における全ての技術思想が本発明の権利範囲に含まれると解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】