特開 2023-71342 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023071342

(43)【公開日】2023-05-23

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20230516BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20230516BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H05K7/20 H

H05K7/20 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021184046

(22)【出願日】2021-11-11

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】原田 高明

【テーマコード（参考）】

5E322

5H770

【Ｆターム（参考）】

5E322AA03

5E322BA01

5E322BA03

5E322BA04

5E322BB03

5H770AA21

5H770PA02

5H770PA05

5H770PA42

5H770QA06

5H770QA08

5H770QA28

(57)【要約】

【課題】半導体モジュールから排気された空気を効率よく天面の方向へ導くことが可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１は、天面２０３に換気口２３１が形成された筐体２と、排気口８３０が背面２０３の方向を向くように筐体２内において多段状に配置された複数の半導体モジュール８０１～８０７とを備える。電力変換装置１は、排気口８３０側に設けられ、かつ、半導体モジュール８０１から半導体モジュール８０３までの第１グループが排気する空気の流路と、半導体モジュール８０４から半導体モジュール８０６までの第２グループが排気する空気の流路とを分離する仕切り板３０１と、第１グループに含まれる半導体モジュールが排気口８３０から排出する空気を天面２０３方向に導く整流板と、第２グループに含まれる半導体モジュールが排気口８３０から排出する空気を天面２０３方向に導く整流板とを備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

天面と背面とを有し、前記天面に換気口が形成された筐体と、
各々が給気口と排気口と第１のファンとを有し、各前記排気口が前記背面の方向を向くように前記筐体内において多段状に配置された複数の半導体モジュールとを備え、
各前記第１のファンは、前記給気口から前記筐体の外部の空気を前記半導体モジュール内に吸い込み、かつ、吸い込んだ前記空気を前記排気口から前記筐体の内部に排出し、
前記複数の半導体モジュールは、最上段の半導体モジュールから第１の所定段下の第１の半導体モジュールと、前記第１の半導体モジュールの１つ下の段の第２の半導体モジュールと、前記第２の半導体モジュールから第２の所定段下の第３の半導体モジュールとを少なくとも含み、
前記排気口側に設けられ、かつ、前記最上段の半導体モジュールから前記第１の半導体モジュールまでの第１のグループの各前記半導体モジュールが排気する空気の流路と、前記第２の半導体モジュールから前記第３の半導体モジュールまでの第２のグループの各前記半導体モジュールが排気する空気の流路とを分離する第１の仕切り板と、
前記第１のグループに含まれる１つの前記半導体モジュールが前記排気口から排出する空気を前記天面方向に導く第１の整流板と、
前記第２のグループに含まれる１つの前記半導体モジュールが前記排気口から排出する空気を前記天面方向に導く第２の整流板とをさらに備える、電力変換装置。

【請求項2】

前記複数の半導体モジュールは、前記第３の半導体モジュールの１つ下の段の第４の半導体モジュールをさらに含み、
前記排気口側に設けられ、かつ、前記第２のグループの各前記半導体モジュールが排気する空気の流路と、前記第４の半導体モジュールが排気する空気の流路とを分離する第２の仕切り板をさらに備える、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記第１の仕切り板は、前記背面に向かう第１の方向に延びた第１の底部と、前記天面に向かう第２の方向に延びた第１の壁部とを有し、
前記第１の底部は、前記第１の壁部側の第１の先端部と、前記第１の先端部とは反対側の第１の基端部とを有し、
前記第１の基端部は、鉛直方向において、前記第１の半導体モジュールの排気口と、前記第２の半導体モジュールの排気口との間に位置する、請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記第１の方向は、水平方向であり、
前記第２の方向は、前記鉛直方向である、請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記第２の仕切り板は、前記第１の方向に延びた第２の底部と、前記第２の方向に延びた第２の壁部とを有し、
前記第２の底部は、前記第２の壁部側の第２の先端部と、前記第２の先端部とは反対側の第２の基端部とを有し、
前記第２の基端部は、前記鉛直方向において、前記第３の半導体モジュールの排気口と、前記第４の半導体モジュールの排気口との間に位置し、
前記第２の壁部は、前記第１の壁部よりも、前記複数の半導体モジュールから離れている、請求項３または４に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記第１の壁部は、前記第１の底部よりも位置が高く、
前記第１の仕切り板は、前記第１の底部と前記第１の壁部との間に傾斜部または湾曲部をさらに有する、請求項５に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記複数の半導体モジュールの最下段の半導体モジュールから排気された空気が、前記筐体内の領域のうち前記最下段の半導体モジュールよりも下方の領域に流入することを防止する塞ぎ板をさらに備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記複数の半導体モジュールの最下段の半導体モジュールは、前記第４の半導体モジュールであり、
前記第２の壁部は、前記背面に当接している、請求項５に記載の電力変換装置。

【請求項9】

前記第１の壁部は、前記最上段の半導体モジュールの位置まで延びている、請求項３から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項10】

前記第１のグループに含まれる各前記半導体モジュールの前記排気口に対応する位置に、それぞれ、前記第１の整流板が取り付けられ、
前記第２のグループに含まれる各前記半導体モジュールの前記排気口に対応する位置に、それぞれ、前記第２の整流板が取り付けられている、請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項11】

各前記第１の整流板と各前記第２の整流板とは、前記排気口の下部から前記筐体の背面に向かって上方に延びている、請求項１０に記載の電力変換装置。

【請求項12】

前記複数の半導体モジュールのうち、前記最下段の半導体モジュール以外の各前記半導体モジュールは、無停電電源モジュールであり、
前記最下段の半導体モジュールは、バイパスモジュールである、請求項７または８に記載の電力変換装置。

【請求項13】

前記筐体は、前記天面と前記背面とに繋がった側面をさらに有し、
前記第１の底部と前記側面とは、前記第１の方向と前記第２の方向との各々に垂直な第３の方向において離間しており、
前記第２の底部と前記側面とは、前記第３の方向において離間している、請求項５に記載の電力変換装置。

【請求項14】

前記換気口には、前記筐体内の空気を外部へ排出する第２のファンが設けられている、請求項１から１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項15】

前記第１の所定段と、前記第２の所定段とは同じである、請求項１から１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、無停電電源装置等の電力変換装置が知られている。たとえば、特開２０１６－１１５８９４号公報（特許文献１）には、筐体内において多段に積み重ねられた複数の半導体モジュールを有する電力変換装置が開示されている。特許文献１の筐体は、複数の半導体ユニットのグループ毎に設けられた複数の風洞を有する。筐体の天板には、換気孔が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１１５８９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された筐体では、各グループの下段の半導体モジュールから排気された空気は、同じグループの上段の半導体モジュールから排気される空気によって、天板の方へ移動しにくい。

【0005】

本開示は、上記に問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、半導体モジュールから排気された空気を効率よく天面の方向へ導くことが可能な電力変換装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の電力変換装置は、天面と背面とを有し、天面に換気口が形成された筐体と、各々が給気口と排気口と第１のファンとを有し、各排気口が背面の方向を向くように筐体内において多段状に配置された複数の半導体モジュールとを備える。各第１のファンは、給気口から筐体の外部の空気を半導体モジュール内に吸い込み、かつ、吸い込んだ空気を排気口から筐体の内部に排出する。複数の半導体モジュールは、最上段の半導体モジュールから第１の所定段下の第１の半導体モジュールと、第１の半導体モジュールの１つ下の段の第２の半導体モジュールと、第２の半導体モジュールから第２の所定段下の第３の半導体モジュールとを少なくとも含む。電力変換装置は、排気口側に設けられ、かつ、最上段の半導体モジュールから第１の半導体モジュールまでの第１のグループの各半導体モジュールが排気する空気の流路と、第２の半導体モジュールから第３の半導体モジュールまでの第２のグループの各半導体モジュールが排気する空気の流路とを分離する第１の仕切り板と、第１のグループに含まれる１つの半導体モジュールが排気口から排出する空気を天面方向に導く第１の整流板と、第２のグループに含まれる１つの半導体モジュールが排気口から排出する空気を天面方向に導く第２の整流板とをさらに備える。

【発明の効果】

【0007】

上記の開示によれば、半導体モジュールから排気された空気を効率よく天面の方向へ導くことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】電力変換装置の正面図である。

【図2】半導体モジュールの斜視図である。

【図3】半導体モジュールの背面側からの斜視図である。

【図4】電力変換装置の斜視図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ線矢視断面図である。

【図6】図４のＶＩ－ＶＩ線矢視断面図である。

【図7】図４のＶＩＩ－ＶＩＩ線矢視断面図である。

【図8】電力変換装置をモデル化して空気の流れをシミュレーションしたときのシミュレーション結果を表した図である。

【図9】電力変換装置から整流板を取り除いたモデルを用いて、空気の流れをシミュレーションしたときのシミュレーション結果を表した図である。

【図10】電力変換装置から、仕切り板と整流板と塞ぎ板とを取り除いたモデルを用いて、空気の流れをシミュレーションしたときのシミュレーション結果を表した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る電力変換装置について説明する。詳しくは、電力変換装置の１つである無停電電源装置を例に挙げて説明する。なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

【0010】

また、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合があるが、本開示の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。さらに、図面においては、実際の寸法の比率に従って図示しておらず、構造の理解を容易にするために、構造が明確となるように比率を変更して図示している箇所がある。

【0011】

図１は、本実施の形態に係る電力変換装置の正面図である。図１に示すように、電力変換装置１は、筐体２と、半導体モジュール８０１～８０７とを備える。筐体２は、扉として機能する前面２０１を含む。前面２０１は、空気を筐体２の外部から内部へ通過させるため、本例では網状となっている。

【0012】

各半導体モジュール８０１～８０７は、筐体２内において鉛直方向（Ｚ軸方向）に多段状に配置されている。半導体モジュール８０１は、最上段のモジュールである。詳しくは、半導体モジュール８０１は、ファンを有する複数のモジュールのうち、最上段のモジュールである。半導体モジュール８０７は、最下段のモジュールである。

【0013】

本例では、半導体モジュール８０１～８０６は、無停電電源モジュール（「ＵＰＳ（Uninterruptible Power System）モジュール」とも称される）である。半導体モジュール８０７は、バイパスモジュールである。このように、半導体モジュール８０１～８０６は、同一の機能を有する半導体モジュールである。半導体モジュール８０７は、半導体モジュール８０１～８０７とは異なる機能を有する半導体モジュールである。

【0014】

このように、電力変換装置１は、筐体２内において鉛直方向（Ｚ軸方向）に多段状に配置された複数の半導体モジュール８０１～８０７を有する。なお、以下では、説明の便宜上、半導体モジュール８０１～８０７のうちに任意の１つの半導体モジュールを、「半導体モジュール８００」とも称する。ＸＹＺ座標系は、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とが互いに直交する座標系である。Ｚ軸は、鉛直方向の軸である。

【0015】

図２は、半導体モジュール８０１の斜視図である。図２に示されるように、半導体モジュール８０１は、筐体８１０を備える。筐体８１０は、前面８１１を有する。前面８１１には、３つの給気口８２０が水平方向（Ｘ軸方向）に並んだ状態で形成されている。各給気口８２０には、ファン８４０が設置されている。

【0016】

図３は、半導体モジュール８０１の背面側からの斜視図である。図３に示されるように、筐体８１０は、背面８１２を有する。背面８１２には、排気口８３０が形成されている。また、背面８１２には、端子台８５０が設置されている。

【0017】

以上のように、半導体モジュール８０１は、給気口８２０と、排気口８３０と、ファン８４０とを有する。

【0018】

なお、本例では、半導体モジュール８０２～８０６は、半導体モジュール８０１と同じハードウェア構成を有する。半導体モジュール８０７は、２つの換気口と２つのファンとを備える点において、３つの換気口と３つのファンとを備える半導体モジュール８０１～８０６とは異なる。

【0019】

図４は、電力変換装置１の斜視図である。図４に示されるように、電力変換装置１の筐体２は、前面２０１と、背面２０２と、天面２０３と、底面２０４と、側面２０５，２０６とを備える。なお、前面２０１と背面２０２とは、平行である。天面２０３と底面２０４とは、平行である。側面２０５と側面２０６とは、平行である。

【0020】

天面２０３には、本例では、６つの換気口２３１が形成されている。このように、筐体２は、天面２０３と背面２０２とを有し、かつ、天面２０３に換気口２３１が形成されている。

【0021】

なお、電力変換装置１は、筐体２の背面２０２が建物の壁（図示せず）に接した状態、あるいは、背面２０２を壁に接近させた状態で建物の床面に設置される。それゆえ、電力変換装置１は、換気口２３１が天面２０３に設けられている。

【0022】

電力変換装置１は、上述したように、筐体２の内部に、複数の半導体モジュール８０１～８０７を備える。電力変換装置１は、半導体モジュール８０１の上方に、外部通信用の通信モジュール８５１を備える。通信モジュール８５１は、ファンを備えていない。電力変換装置１は、仕切り板３０１，３０２と、整流板５０１～５０６と、塞ぎ板４００とを備える。

【0023】

図５は、図４のＶ－Ｖ線矢視断面図である。図６は、図４のＶＩ－ＶＩ線矢視断面図である。図７は、図４のＶＩＩ－ＶＩＩ線矢視断面図である。

【0024】

図５から図７に示されるように、各半導体モジュール８０１～８０７は、各排気口８３０が筐体２の背面２０２の方向を向くように筐体２内において多段状に配置されている。

【0025】

なお、図５から図７の例では、上下の半導体モジュール８００同士が上下方向（Ｚ軸方向）において接触している状態を示している。すなわち、半導体モジュール８０１～８０７が多段積みされている状態を示している。しかしながら、これに限定されず、上下の半導体モジュール８００同士が上下方向において離間していてもよい。電力変換装置１では、半導体モジュール８００が多段状に配置されていればよい。

【0026】

各半導体モジュール８００のファン８４０は、給気口８２０から筐体２の外部の空気を半導体モジュール８００内に吸い込み、かつ、吸い込んだ空気を排気口８３０から筐体２の内部に排出する。

【0027】

図５および図７に示すように、筐体２の天面２０３に設けられた換気口２３１には、ファン６００が設置されている。ファン６００は、筐体２内の空気を筐体２の外部へ排出する。

【0028】

本例では、各半導体モジュール８００は、筐体２内において設けられた、図示しない前面２０１側の２本の支柱（図示せず）と、背面２０２側の支柱２５１，２５２（図７）と、各々が前面の支柱と背面の支柱とに固定された２本のブラケット（図示せず）とによって固定されている。なお、各支柱は、Ｚ軸方向（鉛直方向）に配設されており、各ブラケットは、Ｙ軸方向に配設されている。なお、半導体モジュール８００の設置方法は、これに限定されるものではない。

【0029】

電力変換装置１は、半導体モジュール８００のグループとして、最上段の半導体モジュール８０１から半導体モジュール８０３までの３つの半導体モジュールで構成される第１のグループと、半導体モジュール８０４から半導体モジュール８０６までの３つの半導体モジュールで構成される第２のグループとを含む。

【0030】

なお、半導体モジュール８０３は、最上段の半導体モジュール８０１の２段下の半導体モジュールである。半導体モジュール８０４は、半導体モジュール８０３の１つ下の段の半導体モジュールである。半導体モジュール８０６は、半導体モジュール８０４の２段下の半導体モジュールである。また、第１のグループを構成する半導体モジュール８００の数と、第２のグループを構成する半導体モジュール８００との数は、必ずしも同一でなくてもよい。

【0031】

以下、仕切り板３０１，３０２と、整流板５０１～５０６と、塞ぎ板４００とについて説明する。

【0032】

（仕切り板３０１）
図５に示すとおり、仕切り板３０１は、半導体モジュール８００の排気口８３０側に設けられている。図７に示すように、仕切り板３０１は、上端面３１５と、下端面３１６と、側面３１７，３１８とを有する。なお、下端面３１６は、底部３１１（図５）の下側の面である。本例では、仕切り板３０１は、支柱２５１，２５２に取り付けられている。なお、仕切り板３０１の取り付け場所は、支柱２５１，２５２に限定されるものではない。

【0033】

図５～図７に示すように、仕切り板３０１は、第１のグループの各半導体モジュール８０１～８０３が排気する空気の流路と、第２のグループの各半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気の流路とを分離する。なお、仕切り板３０１による流路の分離は、流路の完全分離ではなくてもよい。本例のように、第１のグループの各半導体モジュール８０１～８０３が排気する空気と、第２のグループの各半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気との一部が混ざる空間（流路）が形成されていてもよい。

【0034】

図５に示すように、仕切り板３０１は、筐体２の背面２０２に向かうＹ軸正方向に延びた底部３１１と、天面２０３に向かうＺ軸正方向（鉛直上向き方向）に延びた壁部３１２とを有する。底部３１１は、壁部３１２側の先端部３１１ａと、先端部３１１ａとは反対側の基端部３１１ｂとを有する。基端部３１１ｂは、鉛直方向において、半導体モジュール８０３の排気口８３０と、半導体モジュール８０４の排気口８３０との間に位置する。

【0035】

壁部３１２は、底部３１１よりも位置が高い。仕切り板３０１は、底部３１１と壁部３１２との間に傾斜部３１３をさらに有する。壁部３１２は、最上段の半導体モジュール８０１の位置まで延びている。詳しくは、仕切り板３０１の上端面３１５は、半導体モジュール８０１の排気口８３０よりも位置が高い。

【0036】

底部３１１と筐体２の側面２０５，２０６とは、筐体２内で配線を敷設するために、Ｘ軸方向において離間している。詳しくは、図７に示すように、仕切り板３０１の側面３１７と筐体２の側面２０５とが離間し、側面３１８と筐体２の側面２０６とが離間している。具体的には、仕切り板３０１の左右に、隙間２９１と隙間２９２とが形成されている。より詳しくは、仕切り板３０１は、図７の背面視において、半導体モジュール８０１～８０３の各排気口８３０の全ての領域と重なっている。

【0037】

なお、底部３１１は、水平面に対して、所定の角度だけ傾斜していてもよい。壁部３１２は、鉛直方向に限定されるものではなく、所定角度傾斜していてもよい。仕切り板３０１は、傾斜部３１３の代わりに、背面２０２に向かって上方に湾曲した湾曲部を有していてもよい。

【0038】

（仕切り板３０２）
図５に示すとおり、仕切り板３０２は、仕切り板３０１と同様、半導体モジュール８００の排気口８３０側に設けられている。図７に示すように、仕切り板３０２は、上端面３２５と、下端面３２６と、側面３２７，３２８とを有する。なお、下端面３２６は、底部３２１（図５）の下側の面である。本例では、仕切り板３０２は、支柱２５１，２５２に取り付けられている。なお、仕切り板３０２の取り付け場所は、支柱２５１，２５２に限定されるものではない。

【0039】

図５～図７に示すように、仕切り板３０２は、第２のグループの各半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気の流路と、最下段の半導体モジュール８０７が排気する空気の流路とを分離する。なお、仕切り板３０２による流路の分離は、流路の完全分離ではなくてもよい。本例のように、第２のグループの各半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気と、最下段の半導体モジュール８０７が排出する空気との一部が混ざる空間（流路）が形成されていてもよい。

【0040】

図５に示すように、仕切り板３０２は、Ｙ軸正方向に延びた底部３２１と、Ｚ軸正方向（鉛直上向き方向）に延びた壁部３２２とを有する。底部３２１は、壁部３２２側の先端部３２１ａと、先端部３２１ａとは反対側の基端部３２１ｂとを有する。基端部３２１ｂは、鉛直方向において、半導体モジュール８０６の排気口８３０と、半導体モジュール８０７の排気口８３０との間に位置する。

【0041】

壁部３２２は、底部３２１よりも位置が高い。仕切り板３０２は、底部３２１と壁部３２２との間に傾斜部３２３をさらに有する。壁部３２２は、背面２０２に当接している。壁部３２２は、仕切り板３０１の壁部３１２よりも、複数の半導体モジュール８００から離れている。

【0042】

底部３２１と筐体２の側面２０５，２０６とは、筐体２内で配線を敷設するために、Ｘ軸方向において離間している。詳しくは、図７に示すように、仕切り板３０２の側面３２７と筐体２の側面２０５とが離間し、側面３２８と筐体２の側面２０６とが離間している。より詳しくは、仕切り板３０２は、Ｘ軸方向における長さと位置とが、仕切り板３０１と同一である。

【0043】

なお、底部３２１は、水平面に対して、所定の角度だけ傾斜していてもよい。壁部３２２は、鉛直方向に限定されるものではなく、所定角度傾斜していてもよい。仕切り板３０２は、傾斜部３２３の代わりに、背面２０２に向かって上方に湾曲した湾曲部を有していてもよい。

【0044】

（整流板５０１～５０３）
整流板５０１は、第１のグループに含まれる半導体モジュール８０１が排気口８３０から排出する空気を筐体２の天面２０３の方向（上方）に導く。同様に、整流板５０２，５０３は、それぞれ、第１のグループに含まれる半導体モジュール８０２，８０３が各排気口８３０から排出する空気を筐体２の天面２０３の方向に導く。

【0045】

整流板５０１は、半導体モジュール８０１の排気口８３０に対応する位置に取り付けられている。詳しくは、整流板５０１は、排気口８３０の下方に取り付けられている。整流板５０１は、半導体モジュール８０１の排気口８３０の下部から筐体２の背面２０２に向かって上方に延びている。

【0046】

同様に、整流板５０２，５０３は、それぞれ、半導体モジュール８０２，８０３の排気口８３０に対応する位置（詳しくは、各排気口８３０の下方）に取り付けられている。整流板５０２，５０３は、それぞれ、半導体モジュール８０２，８０３の排気口８３０の下部から筐体２の背面２０２に向かって上方に延びている。

【0047】

本例では、整流板５０１～５０３は、同じ形状を有する。図７に示すように、整流板５０１～５０３は、効率よく排気口８３０から排気される空気を整流するために、Ｘ軸方向の長さ（幅）が、各排気口８３０のＸ軸方向の長さ以上となっている。

【0048】

なお、上記のように、各半導体モジュール８０１～８０３に対して整流板５０１～５０３が取り付けられていることが好ましい。ただし、これに限定されるものではなく、第１のグループに含まれる半導体モジュール８０１～８０３の少なくとも１つの半導体モジュール８００に整流板が取り付けられていればよい。

【0049】

（整流板５０４～５０６）
整流板５０４は、第２のグループに含まれる半導体モジュール８０４が排気口８３０から排出する空気を筐体２の天面２０３の方向に導く。同様に、整流板５０５，５０６は、それぞれ、第２のグループに含まれる半導体モジュール８０５，８０６が各排気口８３０から排出する空気を筐体２の天面２０３の方向に導く。

【0050】

整流板５０４は、半導体モジュール８０４の排気口８３０に対応する位置（詳しくは、排気口８３０の下方）に取り付けられている。整流板５０４は、半導体モジュール８０４の排気口８３０の下部から筐体２の背面２０２に向かって上方に延びている。

【0051】

同様に、整流板５０５，５０６は、それぞれ、半導体モジュール８０５，８０６の排気口８３０に対応する位置（詳しくは、各排気口８３０の下方）に取り付けられている。整流板５０５，５０６は、それぞれ、半導体モジュール８０５，８０６の排気口８３０の下部から筐体２の背面２０２に向かって上方に延びている。

【0052】

本例では、整流板５０４～５０６は、整流板５０１～５０３と同じ形状を有する。図７に示すように、整流板５０４～５０６も、整流板５０１～５０３と同様に、Ｘ軸方向の長さ（幅）が、各排気口８３０のＸ軸方向の長さ以上となっている。

【0053】

なお、上記のように、各半導体モジュール８０４～８０６に対して整流板５０４～５０６が取り付けられていることが好ましい。ただし、これに限定されるものではなく、第２のグループに含まれる半導体モジュール８０４～８０６の少なくとも１つの半導体モジュール８００に整流板が取り付けられていればよい。

【0054】

（塞ぎ板４００）
塞ぎ板４００は、最下段の半導体モジュール８０７から排気された空気が、筐体２内の領域のうち半導体モジュール８０７よりも下方の領域に流入することを防止する。

【0055】

塞ぎ板４００は、図５～図７に示すように、半導体モジュール８０７の下方に設置されている。塞ぎ板４００は、筐体２内で固定されている。なお、これに限定されず、塞ぎ板４００が半導体モジュール８０７の底面に設置されていてもよい。

【0056】

塞ぎ板４００は、典型的には、矩形状を有する。図７に示すように、塞ぎ板４００は、Ｘ軸方向の長さ（幅）が、筐体２の内部領域のＸ軸方向の長さと同じに設計されている。

【0057】

次に、シミュレーション結果を説明する。

【0058】

図８は、電力変換装置１をモデル化して空気の流れをシミュレーションしたときのシミュレーション結果Ｇ８を表した図である。図９は、電力変換装置１から整流板５０１～５０６を取り除いたモデルを用いて、空気の流れをシミュレーションしたときのシミュレーション結果Ｇ９を表した図である。図１０は、電力変換装置１から、仕切り板３０１，３０２と、整流板５０１～５０６と、塞ぎ板４００とを取り除いたモデルを用いて、空気の流れをシミュレーションしたときのシミュレーション結果Ｇ１０を表した図である。

【0059】

図９のシミュレーション結果Ｇ９および図１０のシミュレーション結果Ｇ１０は、比較例である。なお、上記のシミュレーションでは、バイパスモジュールである半導体モジュール８０７は動作していないため、半導体モジュール８０７のファン８４０は駆動していない。

【0060】

図８のシミュレーション結果Ｇ８と図１０のシミュレーション結果Ｇ１０とを比較すると、電力変換装置１では、仕切り板３０１，３０２と整流板５０１～５０６と塞ぎ板４００とによって、各半導体モジュール８０１～８０６の各排気口８３０から排気された空気が、図１０の場合よりも早い流速で天面２０３に向かっていることが分かる。

【0061】

また、図８のシミュレーション結果Ｇ８と図９のシミュレーション結果Ｇ９とを比較すると、電力変換装置１では、整流板５０１～５０６によって、各半導体モジュール８０１～８０６の各排気口８３０から排気された空気が、図９の場合よりも早い流速で天面２０３に向かっていることが分かる。特に、図８では、図９に比べて、第２のグループの半導体モジュール８０４～８０６の排気口８３０から排気された空気がスムーズに動いていることが分かる。

【0062】

シミュレーション結果Ｇ８，Ｇ９，Ｇ１０によれば、仕切り板３０１，３０２と整流板５０１～５０６と塞ぎ板４００とを筐体２内に設けることによって、半導体モジュールから排気された空気を筐体２の天面２０３に効率的に送ることが可能であることが判明した。

【0063】

電力変換装置１の構成および利点を説明すると、以下のとおりである。

【0064】

（１）電力変換装置１は、天面２０３と背面２０２とを有し、天面２０３に換気口２３１が形成された筐体２と、各々が給気口８２０と排気口８３０とファン８４０とを有し、各排気口８３０が背面２０２の方向を向くように筐体２内において多段状に配置された複数の半導体モジュール８００とを備える。

【0065】

各ファン８４０は、給気口８２０から筐体２の外部の空気を半導体モジュール８００内に吸い込み、かつ、吸い込んだ空気を排気口８３０から筐体２の内部に排出する。複数の半導体モジュール８００は、最上段の半導体モジュール８０１から第１の所定段下の半導体モジュール８０３と、半導体モジュール８０３の１つ下の段の半導体モジュール８０４と、半導体モジュール８０４から第２の所定段下の半導体モジュール８０６とを少なくとも含む。

【0066】

電力変換装置１は、排気口８３０側に設けられ、かつ、半導体モジュール８０１から半導体モジュール８０３までの第１のグループの各半導体モジュール８００が排気する空気の流路と、半導体モジュール８０４から半導体モジュール８０６までの第２のグループの各半導体モジュール８００が排気する空気の流路とを分離する仕切り板３０１と、第１のグループに含まれる半導体モジュール８００が排気口８３０から排出する空気を天面２０３方向に導く第１の整流板（整流板５０１、整流板５０２、または、整流板５０３）と、第２のグループに含まれる半導体モジュール８００が排気口８３０から排出する空気を天面２０３方向に導く第２の整流板（整流板５０４、整流板５０５、または、整流板５０６）とをさらに備える。

【0067】

このような構成によれば、仕切り板３０１によって、上段側の第１のグループの３つの半導体モジュール８０１～８０３が排気する空気の流路と、下段側の第２のグループの３つの半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気の流路とを分離することができる。

【0068】

さらに、このように空気の流路が分離された状態で、第１の整流板によって、上段側の１つの半導体モジュール８００が排出する空気を天面２０３方向に導ける。また、第２の整流板によって、下段側の１つの半導体モジュール８００が排出する空気を天面２０３方向に導ける。

【0069】

それゆえ、電力変換装置１によれば、第１の整流板および第２の整流板を備えていない構成に比べて、各グループにおいて、３つの半導体モジュール８００から排気された空気を効率よく天面２０３の方向へ導くことが可能となる。具体的には、電力変換装置１によれば、第１のグループの半導体モジュール８０１～８０３から排気された空気を効率よく天面２０３の方向へ導くことが可能となる。さらに、第２のグループの半導体モジュール８０１～８０３から排気された空気を効率よく天面２０３の方向へ導くことが可能となる。

【0070】

より具体的には、電力変換装置１によれば、第１の整流板を備えていない構成に比べて、第１のグループにおいて最下段の半導体モジュール８０３が排気する空気を効率よく天面２０３の方向へ導くことが可能となる。さらに、電力変換装置１によれば、第２の整流板を備えていない構成に比べて、第２のグループにおいて最下段の半導体モジュール８０６が排気する空気を効率よく天面２０３の方向へ導くことが可能となる。

【0071】

（２）複数の半導体モジュール８００は、半導体モジュール８０６の１つ下の段の半導体モジュール８０７をさらに含む。電力変換装置１は、排気口８３０側に設けられ、かつ、第２のグループの各半導体モジュール８００が排気する空気の流路と、半導体モジュール８０７が排気する空気の流路とを分離する仕切り板３０２をさらに備える。

【0072】

このような構成によれば、仕切り板３０２によって、下段側の第２のグループの３つの半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気の流路と、半導体モジュール８０６よりも１段下の半導体モジュール８０７が排気する空気の流路とを分離することができる。それゆえ、電力変換装置１によれば、仕切り板３０２を備えていない構成に比べて、半導体モジュール８０７が排気する空気を効率よく天面２０３の方向へ導くことが可能となる。

【0073】

（３）仕切り板３０１は、背面２０２に向かう第１の方向に延びた底部３１１と、天面２０３に向かう第２の方向に延びた壁部３１２とを有する。底部３１１は、壁部３１２側の先端部３１１ａと、先端部３１１ａとは反対側の基端部３１１ｂとを有する。基端部３１１ｂは、鉛直方向において、半導体モジュール８０３の排気口８３０と、半導体モジュール８０４の排気口８３０との間に位置する。

【0074】

このような構成によれば、底部３１１と壁部３１２とによって、上段側の第１のグループの３つの半導体モジュール８０１～８０３が排気する空気の流路と、下段側の第２のグループの３つの半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気の流路とを分離できる。

【0075】

（４）上記第１の方向は、水平方向であり、上記第２の方向は、鉛直方向である。このような構成によれば、底部３１１が水平であるため、仕切り板３０１が第１の整流板と干渉することを防止できる。また、壁部３１２が鉛直方向でない場合よりも、筐体２の奥行きを狭くできる。

【0076】

（５）仕切り板３０２は、第１の方向に延びた底部３２１と、第２の方向に延びた壁部３２２とを有する。底部３２１は、壁部３２２側の先端部３２１ａと、先端部３２１ａとは反対側の基端部３２１ｂとを有する。基端部３２１ｂは、鉛直方向において、半導体モジュール８０４の排気口８３０と、半導体モジュール８０７の排気口８３０との間に位置する。壁部３２２は、壁部３１２よりも、複数の半導体モジュール８００から離れている。

【0077】

このような構成によれば、底部３２１と壁部３２２とによって、下段側の第２のグループの３つの半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気の流路と、半導体モジュール８０６よりも１段下の半導体モジュール８０７が排気する空気の流路とを分離することができる。

【0078】

（６）壁部３１２は、底部３１１よりも位置が高い。仕切り板３０１は、底部３１１と壁部３１２との間に傾斜部３１３または湾曲部をさらに有する。このような構成によれば、傾斜部３１３または湾曲部によって、第２のグループの半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気の天面２０３方向への移動をスムーズにすることができる。

【0079】

詳しくは、傾斜部３１３または湾曲部がなく、仕切り板３０１が水平に配された底部３１１と鉛直に配された壁部３１２とだけで構成されている場合に比べて、第２のグループの半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気の天面２０３方向への移動をスムーズにすることができる。

【0080】

（７）電力変換装置１は、複数の半導体モジュール８００の最下段の半導体モジュール８０７から排気された空気が、筐体２内の領域のうち最下段の半導体モジュール８０７よりも下方の領域に流入することを防止する塞ぎ板４００をさらに備える。このような構成によれば、半導体モジュール８０７が排気する空気を効率よく天面２０３に導くことが可能となる。

【0081】

（８）壁部３２２は、背面２０２に当接している。このような構成によれば、第２のグループの半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気の流路を広くすることができる。また、仕切り板３０２を安定した状態で設置できる。

【0082】

（９）壁部３１２は、最上段の半導体モジュール８０１の位置まで延びている。このような構成によれば、上段側の第１のグループの半導体モジュール８０１～８０３が排出した空気が、下段側の第２のグループの３つの半導体モジュール８０４～８０６が排気する空気の流路に流入しにくくなる。

【0083】

（１０）第１のグループに含まれる各半導体モジュール８００の排気口８３０に対応する位置に、それぞれ、第１の整流板（整流板５０１～５０３）が取り付けられている。第２のグループに含まれる各半導体モジュール８００の排気口８３０に対応する位置に、それぞれ、第２の整流板（整流板５０４～５０６）が取り付けられている。

【0084】

このような構成によれば、各第１の整流板によって、上段側の各半導体モジュール８０１～８０３が排出する空気を天面２０３方向に導ける。また、各第２の整流板によって、下段側の各半導体モジュール８０４～８０６が排出する空気を天面２０３方向に導ける。

【0085】

それゆえ、複数の半導体モジュールの一部にしか整流板が取り付けられていない構成に比べて、筐体２内の各半導体モジュール８００が排気する空気を効率よく天面２０３の方向へ導くことが可能となる。

【0086】

（１１）各第１の整流板と各第２の整流板とは、排気口８３０の下部から筐体２の背面２０２に向かって上方に延びている。このような構成によれば、各第１の整流板と各第２の整流板とによって、各半導体モジュール８００が廃棄する空気を天面２０３方向に導くことができる。

【0087】

（１２）複数の半導体モジュール８００のうち、最下段の半導体モジュール８０７以外の各半導体モジュール８０１～８０７は、無停電電源モジュールである。最下段の半導体モジュール８０７は、バイパスモジュールである。

【0088】

無停電電源モジュールは、通常、常時稼働している。一方、バイバスモジュールは、常時稼働していない。それゆえ、このような構成によれば、上段にバイパスモジュールが載置さえる構成に比べて、各無停電電源モジュールから排気される空気を効率よく天面２０３に導くことができる。

【0089】

（１３）筐体２は、天面２０３と背面２０２とに繋がった側面２０５，２０６をさらに有する。底部３１１と側面２０５，２０６とは、上記第１の方向と上記第２の方向との各々に垂直な第３の方向において離間している。底部３２１と側面２０５，２０６とは、上記第３の方向において離間している。このような構成によれば、半導体モジュール８００に対する配線の施設がようになる。

【0090】

（１４）換気口２３１は、筐体２内の空気を外部へ排出するファン６００が設けられている。このような構成によれば、ファン６００が設けられていない構成に比べて、迅速に、筐体２内の空気を外部に排出することができる。

【0091】

（１５）上記第１の所定段と、上記第２の所定段とは同じ（本例では３段）である。

【0092】

今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0093】

１ 電力変換装置、２，８１０ 筐体、２０１，８１１ 前面、２０２，８１２ 背面、２０３ 天面、２０４ 底面、２０５，２０６，３１７，３１８，３２７，３２８ 側面、２３１ 換気口、２５１，２５２ 支柱、３０１，３０２ 仕切り板、３１１，３２１ 底部、３１１ａ，３２１ａ 先端部、３１１ｂ，３２１ｂ 基端部、３１２，３２２ 壁部、３１３，３２３ 傾斜部、３１５，３２５ 上端面、３１６，３２６ 下端面、４００ 塞ぎ板、５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６ 整流板、６００，８４０ ファン、８００，８０１，８０２，８０３，８０４，８０５，８０６，８０７ 半導体モジュール、８２０ 給気口、８３０ 排気口、８５０ 端子台、８５１ 通信モジュール。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】