特開 2025-25026 インバータユニットおよび電力変換装置

(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】P2025025026

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】インバータユニットおよび電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20250214BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20250214BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H05K7/20 G

H05K7/20 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023129461

(22)【出願日】2023-08-08

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100202728

【弁理士】

【氏名又は名称】三森 智裕

(72)【発明者】

【氏名】高野 信

(72)【発明者】

【氏名】竹内 裕治

【テーマコード（参考）】

5E322

5H770

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322BA01

5E322BA03

5E322BA05

5E322BB03

5H770AA21

5H770JA13Z

5H770JA17Z

5H770PA02

5H770PA05

5H770PA22

5H770QA01

5H770QA06

5H770QA22

5H770QA25

5H770QA28

(57)【要約】

【課題】インバータユニットの半導体モジュールを冷却して比較的高温になった空気が、インバータユニットの上方に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまうのを抑制することが可能なインバータユニットを提供する。
【解決手段】このインバータユニット１００では、冷却空気流路２２の出口２２ｂは、インバータユニット本体１０の背面側（Ｙ２側）に配置された流路部２０の背面側（Ｙ２側）の面２１ａに配置されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体モジュールを含むインバータユニット本体と、
上下方向に沿って延びるとともに内部に前記半導体モジュールを冷却するための空気が通過する冷却空気流路を含み、前記インバータユニット本体の背面側に配置された流路部と、を備え、
前記流路部は、
前記半導体モジュールに接触するように前記冷却空気流路内に配置された放熱部材と、
前記冷却空気流路内において下方および上方の一方から他方に向かって空気を通過させるためのファンと、を含み、
前記冷却空気流路の出口は、前記流路部の背面側の面に配置されており、
前記冷却空気流路の前記出口の少なくとも一部は、前記インバータユニット本体の上面よりも下方で、かつ、前記インバータユニット本体の底面よりも上方に配置されている、インバータユニット。

【請求項2】

前記流路部は、前記冷却空気流路内の空気を前記冷却空気流路の前記出口に導くガイド部材を含み、
前記ガイド部材の少なくとも一部は、前記インバータユニット本体の前記上面よりも下方で、かつ、前記インバータユニット本体の前記底面よりも上方に配置されている、請求項１に記載のインバータユニット。

【請求項3】

前記放熱部材は、上下方向において、前記冷却空気流路内の中央部に配置されており、
前記ガイド部材は、下方および上方の一方から他方にいくにしたがって前記流路部の前面側から背面側に向かうように傾斜するように配置されており、
前記ガイド部材の前記放熱部材側の端部は、前記放熱部材の前記ガイド部材側の端部の近傍に配置されている、請求項２に記載のインバータユニット。

【請求項4】

前記ガイド部材は、下方および上方の一方から他方にいくにしたがって前記流路部の前面側から背面側に向かうように傾斜する単一の平板部材から構成されている、請求項３に記載のインバータユニット。

【請求項5】

前記ファンと、前記放熱部材と、前記ガイド部材とは、前記冷却空気流路内において、下方および上方の一方から他方に向かって、この順に並ぶように配置されている、請求項２に記載のインバータユニット。

【請求項6】

インバータユニットと、
前記インバータユニットを収容する筐体と、を備え、
前記インバータユニットは、
半導体モジュールを含むインバータユニット本体と、
上下方向に沿って延びるとともに内部に前記半導体モジュールを冷却するための空気が通過する冷却空気流路を含み、前記インバータユニット本体の背面側に配置された流路部と、を備え、
前記流路部は、
前記半導体モジュールに接触するように前記冷却空気流路内に配置された放熱部材と、
前記冷却空気流路内において下方および上方の一方から他方に向かって空気を通過させるためのファンと、を含み
前記冷却空気流路の出口は、前記流路部の背面側の面に配置されており、
前記冷却空気流路の前記出口の少なくとも一部は、前記インバータユニット本体の上面よりも下方で、かつ、前記インバータユニット本体の底面よりも上方に配置されている、電力変換装置。

【請求項7】

前記インバータユニットは、前記筐体内において、上下方向に並ぶように複数設けられている、請求項６に記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記筐体は、
前記筐体の前面側に配置された空気取込口と、
前記インバータユニットが収容されたユニット収容部と、
前記ユニット収容部よりも背面側に設けられた排気流路と、を含み、
前記インバータユニットの前記冷却空気流路に供給される空気は、前記空気取込口を介して前記筐体内に供給されるように構成されており、
前記インバータユニットの前記冷却空気流路の前記出口から排出される空気は、前記排気流路を介して前記筐体外に排出されるように構成されている、請求項６に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、インバータユニットおよび電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体モジュールを冷却するための空気が通過する冷却空気流路を含む流路部を備えるインバータユニットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、半導体モジュールを冷却するための空気が通過する風洞を備えるインバータユニットが記載されている。上記特許文献１に記載のインバータユニットでは、風洞に取り込まれた空気は、風洞の内部において半導体モジュールが接触するように配置された放熱部材から熱を奪って高温になり、風洞の上方から風洞の外部に排出される。上記特許文献１に記載のインバータユニットは、インバータ盤の筐体内の最上部に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－１５７１８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１には記載されていないが、上記特許文献１に記載のようなインバータユニットは、電力変換装置の筐体内の最上部ではない位置に配置される場合が一般的である。この場合、インバータユニットの半導体モジュールを冷却して風洞の上方から風洞の外部に排出された比較的高温の空気が、電力変換装置の筐体内においてインバータユニットの上方に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまう。このため、インバータユニットの半導体モジュールを冷却して比較的高温になった空気が、インバータユニットの上方に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまうのを抑制することが可能な構成が望まれている。

【0006】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、インバータユニットの半導体モジュールを冷却して比較的高温になった空気が、インバータユニットの上方に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまうのを抑制することが可能なインバータユニットおよび電力変換装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるインバータユニットは、半導体モジュールを含むインバータユニット本体と、上下方向に沿って延びるとともに内部に半導体モジュールを冷却するための空気が通過する冷却空気流路を含み、インバータユニット本体の背面側に配置された流路部と、を備え、流路部は、半導体モジュールに接触するように冷却空気流路内に配置された放熱部材と、冷却空気流路内において下方および上方の一方から他方に向かって空気を通過させるためのファンと、を含み、冷却空気流路の出口は、流路部の背面側の面に配置されており、冷却空気流路の出口の少なくとも一部は、インバータユニット本体の上面よりも下方で、かつ、インバータユニット本体の底面よりも上方に配置されている。

【0008】

この発明の第１の局面によるインバータユニットでは、上記のように、冷却空気流路の出口は、インバータユニット本体の背面側に配置された流路部の背面側の面に配置されている。これにより、インバータユニットの半導体モジュールを冷却して比較的高温になった空気を、流路部の背面側の面に配置された冷却空気流路の出口から流路部の背面側に排出することができる。その結果、インバータユニットの半導体モジュールを冷却して比較的高温になった空気が、インバータユニットの上方に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまうのを抑制することができる。

【0009】

また、上記第１の局面によるインバータユニットでは、上記のように、冷却空気流路の出口の少なくとも一部は、インバータユニット本体の上面よりも下方で、かつ、インバータユニット本体の底面よりも上方に配置されている。これにより、冷却空気流路の出口の全てが、インバータユニット本体の上面よりも上方、または、インバータユニット本体の底面よりも下方に配置されている場合と比較して、冷却空気流路を含む流路部の上端部が、インバータユニット本体の上面よりも上方に突出するのと、冷却空気流路を含む流路部の下端部が、インバータユニット本体の底面よりも下方に突出するのとを抑制することができる。これにより、インバータユニットの高さが大きくなるのを抑制することができる。

【0010】

上記第１の局面によるインバータユニットにおいて、好ましくは、流路部は、冷却空気流路内の空気を冷却空気流路の出口に導くガイド部材を含み、ガイド部材の少なくとも一部は、インバータユニット本体の上面よりも下方で、かつ、インバータユニット本体の底面よりも上方に配置されている。このように構成すれば、ガイド部材の全てが、インバータユニット本体の上面よりも上方、または、インバータユニット本体の底面よりも下方に配置されている場合と比較して、ガイド部材を含む流路部の上端部が、インバータユニット本体の上面よりも上方に突出するのと、ガイド部材を含む流路部の下端部が、インバータユニット本体の底面よりも下方に突出するのとを抑制することができる。これにより、流路部がガイド部材を含む場合でも、インバータユニットの高さが大きくなるのを抑制することができる。

【0011】

上記流路部がガイド部材を含む構成において、好ましくは、放熱部材は、上下方向において、冷却空気流路内の中央部に配置されており、ガイド部材は、下方および上方の一方から他方にいくにしたがって流路部の前面側から背面側に向かうように傾斜するように配置されており、ガイド部材の放熱部材側の端部は、放熱部材のガイド部材側の端部の近傍に配置されている。このように構成すれば、ガイド部材が下方および上方の一方から他方にいくにしたがって流路部の前面側から背面側に向かうように傾斜するように配置されているので、冷却空気流路内の空気を冷却空気流路の出口に効率良く導くことができる。また、ガイド部材の放熱部材側の端部が放熱部材のガイド部材側の端部の近傍に配置されている分、ガイド部材の放熱部材とは反対側の端部を、上下方向において冷却空気流路内の中央部に配置された放熱部材側に位置させることができる。これにより、ガイド部材が下方および上方の一方から他方にいくにしたがって流路部の前面側から背面側に向かうように傾斜するように配置されている場合であっても、ガイド部材の少なくとも一部が、インバータユニット本体の上面よりも下方で、かつ、インバータユニット本体の底面よりも上方に配置されている構成を容易に実現することができる。

【0012】

上記ガイド部材が下方および上方の一方から他方にいくにしたがって流路部の前面側から背面側に向かうように傾斜する構成において、好ましくは、ガイド部材は、下方および上方の一方から他方にいくにしたがって流路部の前面側から背面側に向かうように傾斜する単一の平板部材から構成されている。このように構成すれば、ガイド部材が複数の部材から構成される場合、ガイド部材が複雑な形状を有する部材から構成される場合等と比較して、下方および上方の一方から他方にいくにしたがって流路部の前面側から背面側に向かうように傾斜するガイド部材を容易に製造することができる。

【0013】

上記流路部がガイド部材を含む構成において、好ましくは、ファンと、放熱部材と、ガイド部材とは、冷却空気流路内において、下方および上方の一方から他方に向かって、この順に並ぶように配置されている。このように構成すれば、冷却空気流路内においてファンが放熱部材よりも上流側に配置されるので、ファンを通過する空気を比較的低温にすることができる。これにより、ファンが比較的高温の空気に晒されることにより劣化するのを抑制することができる。

【0014】

また、上記目的を達成するために、この発明の第２の局面による電力変換装置は、インバータユニットと、インバータユニットを収容する筐体と、を備え、インバータユニットは、半導体モジュールを含むインバータユニット本体と、上下方向に沿って延びるとともに内部に半導体モジュールを冷却するための空気が通過する冷却空気流路を含み、インバータユニット本体の背面側に配置された流路部と、を備え、流路部は、半導体モジュールに接触するように冷却空気流路内に配置された放熱部材と、冷却空気流路内において下方および上方の一方から他方に向かって空気を通過させるためのファンと、を含み、冷却空気流路の出口は、流路部の背面側の面に配置されており、冷却空気流路の出口の少なくとも一部は、インバータユニット本体の上面よりも下方で、かつ、インバータユニット本体の底面よりも上方に配置されている。

【0015】

この発明の第２の局面による電力変換装置では、上記のように、上記第１の局面によるインバータユニットと同様に、冷却空気流路の出口は、インバータユニット本体の背面側に配置された流路部の背面側の面に配置されている。これにより、上記第１の局面によるインバータユニットと同様に、インバータユニットの半導体モジュールを冷却して比較的高温になった空気が、インバータユニットの上方に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまうのを抑制することができる。

【0016】

また、上記第２の局面による電力変換装置では、上記のように、上記第１の局面によるインバータユニットと同様に、冷却空気流路の出口の少なくとも一部は、インバータユニット本体の上面よりも下方で、かつ、インバータユニット本体の底面よりも上方に配置されている。これにより、上記第１の局面によるインバータユニットと同様に、インバータユニットの高さが大きくなるのを抑制することができる。

【0017】

上記第２の局面による電力変換装置において、好ましくは、インバータユニットは、筐体内において、上下方向に並ぶように複数設けられている。このように構成すれば、一のインバータユニットの上方に他のインバータユニットが配置されるので、半導体モジュールを冷却して比較的高温になった空気が、インバータユニットの上方に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまうのを抑制することが可能な構成を、効果的に適用することができる。

【0018】

上記第２の局面による電力変換装置において、好ましくは、筐体は、筐体の前面側に配置された空気取込口と、インバータユニットが収容されたユニット収容部と、ユニット収容部よりも背面側に設けられた排気流路と、を含み、インバータユニットの冷却空気流路に供給される空気は、空気取込口を介して筐体内に供給されるように構成されており、インバータユニットの冷却空気流路の出口から排出される空気は、排気流路を介して筐体外に排出されるように構成されている。このように構成すれば、インバータユニットの冷却空気流路の出口から流路部の背面側に排出された空気を、インバータユニットが収容されたユニット収容部よりも背面側に設けられた排気流路を介して筐体外に排出することができる。これにより、インバータユニットの半導体モジュールを冷却して比較的高温になった空気が、インバータユニットの上方に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまうのを確実に抑制することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、上記のように、インバータユニットの半導体モジュールを冷却して比較的高温になった空気が、インバータユニットの上方に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまうのを抑制することが可能なインバータユニットおよび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】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態による電力変換装置を示す斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態による電力変換装置のＹＺ平面に沿った断面図である。

【図3】本発明の一実施形態によるインバータユニットを示す斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態によるインバータユニットのＹＺ平面に沿った断面図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

【0022】

図１～図５を参照して、本発明の一実施形態によるインバータユニット１００および電力変換装置１５０の構成について説明する。電力変換装置１５０は、プラント等において電力を変換するための装置である。

【0023】

（電力変換装置の全体構成）
図１に示すように、電力変換装置１５０は、インバータユニット１００と、インバータユニット１００以外の電気機器１１０（図２参照）と、インバータユニット１００、インバータユニット１００以外の電気機器１１０、等を収容する筐体１２０と、を備える。

【0024】

以下の説明では、筐体１２０の左右方向、前後方向および上下方向を、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向とする。また、筐体１２０の左右方向（Ｘ方向）において、左側（左方）および右側（右方）を、それぞれ、Ｘ１側およびＸ２側とする。また、筐体１２０の前後方向（Ｙ方向）において、前面側および背面側を、それぞれ、Ｙ１側およびＹ２側とする。また、筐体１２０の上下方向（Ｚ方向）において、上側（上方）および下側（下方）を、それぞれ、Ｚ１側およびＺ２側とする。

【0025】

インバータユニット１００は、筐体１２０内において、上下方向（Ｚ方向）に並ぶように複数設けられている。また、インバータユニット１００は、筐体１２０内において、左右方向（Ｘ方向）に並ぶように複数設けられている。具体的には、Ｘ方向に並ぶ複数（図１では、５つ）のインバータユニット１００の組が、Ｚ方向に並ぶように複数列（図１では、２列）配置されている。なお、インバータユニット１００がＸ方向に並ぶ個数は、５つ以外でもよいし、インバータユニット１００がＺ方向に並ぶ列数（個数）は、２列（２つ）以外でもよい。

【0026】

図２に示すように、インバータユニット１００以外の電気機器１１０は、たとえば、リアクトル１１１、配線用遮断器１１２、制御電源、等である。

【0027】

＜筐体の構成＞
図１に示すように、筐体１２０は、箱形状を有する。筐体１２０は、金属製である。

【0028】

図２に示すように、筐体１２０は、ユニット収容部１２１と、排気流路１２２と、を含む。ユニット収容部１２１は、筐体１２０内において、Ｙ１側に配置されている。ユニット収容部１２１には、インバータユニット１００、配線用遮断器１１２、制御電源、等が収容されている。排気流路１２２は、筐体１２０内において、ユニット収容部１２１よりも背面側（Ｙ２側）に設けられている。排気流路１２２には、リアクトル１１１等が収容されている。ユニット収容部１２１と排気流路１２２とは、Ｘ方向およびＺ方向に沿って延びる仕切り板１２５により仕切られている。なお、インバータユニット１００は、ユニット収容部１２１において、仕切り板１２５とＹ方向に隣接するように配置されている。

【0029】

筐体１２０は、ユニット収容部１２１のＹ１側に配置され、ユニット収容部１２１に対してＹ１側に開閉可能な前面扉１２３を含む。ユーザは、前面扉１２３をＹ１側に開くことにより、ユニット収容部１２１に収容されたインバータユニット１００、配線用遮断器１１２、制御電源、等にアクセスすることが可能である。

【0030】

筐体１２０は、筐体１２０の前面側（Ｙ１側）に配置された空気取込口１２３ａを含む。具体的には、ユニット収容部１２１のＹ１側に配置された前面扉１２３には、ユニット収容部１２１と筐体１２０外との間で通気可能に構成された空気取込口１２３ａが形成されている。図１に示すように、空気取込口１２３ａは、前面扉１２３をＹ方向に貫通する複数の孔から構成されている。

【0031】

図２に示すように、筐体１２０は、筐体１２０の上端部に配置された空気排出口１２４ａを含む。具体的には、筐体１２０の天板１２４において、排気流路１２２に対応する位置には、排気流路１２２と筐体１２０外とで通気可能な空気排出口１２４ａが形成されている。空気排出口１２４ａは、天板１２４をＺ方向に貫通する１つの孔から構成されている。なお、空気排出口１２４ａは、天板１２４をＺ方向に貫通する複数の孔から構成されていてもよい。

【0032】

（インバータユニットの構成）
図３に示すように、インバータユニット１００は、インバータユニット本体１０と、インバータユニット本体１０の背面側（Ｙ２側）に配置された流路部２０と、を備える。

【0033】

＜インバータユニット本体の構成＞
図４に示すように、インバータユニット本体１０は、基板１１と、半導体モジュール１２と、コンデンサ１３と、を含む。

【0034】

図３に示すように、インバータユニット本体１０は箱形状を有する。図４に示すように、インバータユニット本体１０内には、基板１１、半導体モジュール１２、コンデンサ１３、等が収容されている。

【0035】

基板１１は、電子部品が配置された部品配置面を有するプリント基板である。基板１１は、部品配置面がＺ方向に沿って延びるように配置されている。

【0036】

半導体モジュール１２は、電力を変換するためのスイッチング素子等を含む。半導体モジュール１２は、基板１１のＹ２側の部品配置面に配置されている。半導体モジュール１２は、Ｚ方向において、インバータユニット本体１０の中央部に配置されている。

【0037】

コンデンサ１３は、平滑用のコンデンサである。コンデンサ１３は、基板１１のＹ１側の部品配置面に配置されている。コンデンサ１３は、Ｚ方向において、インバータユニット本体１０の上部に配置されている。なお、コンデンサ１３は、Ｚ方向において、インバータユニット本体１０の中央部または下部に配置されていてもよい。

【0038】

＜流路部の構成＞
図４に示すように、流路部２０は、流路筐体２１と、冷却空気流路２２と、放熱部材２３と、ファン２４と、ガイド部材２５と、を含む。

【0039】

図５に示すように、流路筐体２１は、Ｙ２側の面２１ａと、Ｘ１側の面２１ｂと、Ｘ２側の面２１ｃと、Ｙ１側の第１の面２１ｄと、Ｙ１側の第２の面２１ｅと、を含む。Ｙ２側の面２１ａ、Ｘ１側の面２１ｂ、Ｘ２側の面２１ｃ、Ｙ１側の第１の面２１ｄ、および、Ｙ１側の第２の面２１ｅは、平板形状を有する。

【0040】

Ｙ２側の面２１ａと、Ｘ１側の面２１ｂと、Ｘ２側の面２１ｃと、Ｙ１側の第１の面２１ｄと、Ｙ１側の第２の面２１ｅとは、一体的に形成されている。具体的には、Ｙ２側の面２１ａは、Ｘ方向およびＺ方向に沿って延びる。Ｘ１側の面２１ｂは、Ｙ方向およびＺ方向に沿って延びる。Ｘ１側の面２１ｂのＹ２側の端部は、Ｙ２側の面２１ａのＸ１側の端部と接続されている。Ｘ２側の面２１ｃは、Ｙ方向およびＺ方向に沿って延びる。Ｘ２側の面２１ｃのＹ２側の端部は、Ｙ２側の面２１ａのＸ２側の端部と接続されている。Ｙ１側の第１の面２１ｄは、Ｘ方向およびＺ方向に沿って延びる。Ｙ１側の第１の面２１ｄのＸ１側の端部は、Ｘ１側の面２１ｂのＹ１側の端部と接続されている。Ｙ１側の第２の面２１ｅは、Ｘ方向およびＺ方向に沿って延びる。Ｙ１側の第２の面２１ｅのＸ２側の端部は、Ｘ２側の面２１ｃのＹ２側の端部と接続されている。なお、Ｙ１側の第１の面２１ｄのＸ２側の端部と、Ｙ１側の第２の面２１ｅのＸ１側の端部とは、Ｘ方向に離間している。

【0041】

Ｙ１側の第１の面２１ｄおよびＹ１側の第２の面２１ｅの各々は、インバータユニット本体１０のＹ２側の面１０ａに締結部材等により取り付けられている。すなわち、流路筐体２１は、インバータユニット本体１０のＹ２側に締結部材等により取り付けられている。

【0042】

Ｙ２側の面２１ａは、筐体１２０の仕切り板１２５（図２参照）に隣接するように配置されている。図２に示すように、筐体１２０の仕切り板１２５には、Ｘ方向から見て、後述する冷却空気流路２２の出口２２ｂとオーバラップする位置に、開口１２５ａが形成されている。

【0043】

図４に示すように、冷却空気流路２２は、上下方向（Ｚ方向）に沿って延びるとともに内部に半導体モジュール１２を冷却するための空気が通過するように構成されている。具体的には、図５に示すように、冷却空気流路２２は、流路筐体２１のＹ２側の面２１ａ、Ｘ１側の面２１ｂ、Ｘ２側の面２１ｃ、Ｙ１側の第１の面２１ｄおよびＹ１側の第２の面２１ｅと、インバータユニット本体１０のＹ２側の面１０ａとによって、Ｚ方向に沿って延びる筒状に構成された空間である。

【0044】

図４に示すように、冷却空気流路２２の入口２２ａは、Ｚ方向に沿って延びる筒状に構成された冷却空気流路２２のＺ２側の開口である。すなわち、冷却空気流路２２の入口２２ａは、流路部２０の下端部に配置されている。

【0045】

冷却空気流路２２の出口２２ｂは、インバータユニット本体１０の背面側（Ｙ２側）に配置された流路部２０（流路筐体２１）の背面側（Ｙ２側）の面２１ａに配置されている。図３に示すように、冷却空気流路２２の出口２２ｂは、流路筐体２１のＹ２側の面２１ａをＹ方向に貫通する複数の孔から構成されている。なお、冷却空気流路２２の出口２２ｂは、流路筐体２１のＹ２側の面２１ａをＹ方向に貫通する１つの孔から構成されていてもよい。

【0046】

図４に示すように、冷却空気流路２２の出口２２ｂの全体は、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも下方（Ｚ２側）で、かつ、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも上方（Ｚ１側）に配置されている。すなわち、冷却空気流路２２の出口２２ｂの少なくとも一部は、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも下方（Ｚ２側）で、かつ、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも上方（Ｚ１側）に配置されている。具体的には、冷却空気流路２２の出口２２ｂの上端部は、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも下方（Ｚ２側）に配置されている。また、冷却空気流路２２の出口２２ｂの下端部は、Ｚ方向において、インバータユニット本体１０の中央よりもＺ１側に配置されている。

【0047】

ファン２４と、放熱部材２３と、ガイド部材２５とは、冷却空気流路２２内において、下方（Ｚ２側）から上方（Ｚ１側）に向かって、この順に並ぶように配置されている。すなわち、ファン２４と、放熱部材２３と、ガイド部材２５とは、冷却空気流路２２内において、下方（Ｚ２側）および上方（Ｚ１側）の一方から他方に向かって、この順に並ぶように配置されている。

【0048】

放熱部材２３は、上下方向（Ｚ方向）において、冷却空気流路２２内の中央部に配置されている。放熱部材２３は、金属製である。放熱部材２３には、熱伝導率が比較的高い金属（たとえば、アルミ）が用いられる。放熱部材２３は、基台部２３ａと、複数のフィン２３ｂと、を含む。基台部２３ａは、Ｘ方向およびＺ方向に延びる板状を有する。図５に示すように、複数のフィン２３ｂは、基台部２３ａからＹ２側に向かって突出するとともに、Ｙ方向およびＺ方向に延びる板状を有する。すなわち、冷却空気流路２２を通過する空気は、複数のフィン２３ｂ同士の間の隙間をＺ方向に沿って通過する。

【0049】

放熱部材２３は、半導体モジュール１２に接触するように冷却空気流路２２内に配置されている。具体的には、Ｚ方向において、インバータユニット本体１０の背面側（Ｙ２側）の面１０ａのうちの、半導体モジュール１２が配置される位置には、Ｙ方向に貫通する貫通孔が形成されている。そして、放熱部材２３の基台部２３ａのＹ１側の面は、半導体モジュール１２のＹ２側の面と接触している。これにより、半導体モジュール１２から発生した熱は、放熱部材２３の基台部２３ａを介して複数のフィン２３ｂに伝達される。そして、複数のフィン２３ｂ同士の間をＺ方向に沿って通過する空気により、複数のフィン２３ｂが冷却される。これが繰り返されることにより、半導体モジュール１２から発生した熱が放熱される。すなわち、半導体モジュール１２が冷却される。

【0050】

図４に示すように、ファン２４は、冷却空気流路２２内の下部に配置されている。ファン２４は、冷却空気流路２２内において下方（Ｚ２側）から上方（Ｚ１側）に向かって空気を通過させるために設けられている。すなわち、ファン２４は、冷却空気流路２２内において下方（Ｚ２側）および上方（Ｚ１側）の一方から他方に向かって空気を通過させるために設けられている。ファン２４は、上下方向（Ｚ方向）に向かって空気が通過するように配置されている。具体的には、ファン２４は、回転軸が上下方向（Ｚ方向）に沿うように配置されている。

【0051】

ガイド部材２５は、上下方向（Ｚ方向）において、冷却空気流路２２内の上部に配置されている。ガイド部材２５は、冷却空気流路２２内の空気を冷却空気流路２２の出口２２ｂに導くために設けられている。ガイド部材２５は、流路筐体２１とは別体として構成されている。なお、ガイド部材２５は、流路筐体２１と一体的に構成されていてもよい。

【0052】

ガイド部材２５は、下方（Ｚ２側）から上方（Ｚ１側）にいくにしたがって冷却空気流路２２（流路部２０）の前面側（Ｙ１側）から背面側（Ｙ２側）に向かうように傾斜するように配置されている。すなわち、ガイド部材２５は、下方（Ｚ２側）および上方（Ｚ１側）の一方から他方にいくにしたがって冷却空気流路２２（流路部２０）の前面側（Ｙ１側）から背面側（Ｙ２側）に向かうように傾斜するように配置されている。

【0053】

ガイド部材２５は、下方（Ｚ２側）から上方（Ｚ１側）にいくにしたがって流路部２０の前面側（Ｙ１側）から背面側（Ｙ２側）に向かうように傾斜する単一の平板部材から構成されている。すなわち、ガイド部材２５は、下方（Ｚ２側）および上方（Ｚ１側）の一方から他方にいくにしたがって流路部２０の前面側（Ｙ１側）から背面側（Ｙ２側）に向かうように傾斜する単一の平板部材から構成されている。

【0054】

ガイド部材２５の全ては、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも下方（Ｚ２側）で、かつ、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも上方（Ｚ１側）に配置されている。すなわち、ガイド部材２５の少なくとも一部は、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも下方（Ｚ２側）で、かつ、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも上方（Ｚ１側）に配置されている。具体的には、ガイド部材２５のＺ１側の端部２５ａは、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも下方（Ｚ２側）に配置されている。また、ガイド部材２５のＺ２側の端部２５ｂは、放熱部材２３のＺ１側の端部２３ｃの近傍に配置されている。すなわち、ガイド部材２５の放熱部材２３側（Ｚ２側）の端部２５ｂは、放熱部材２３のガイド部材２５側（Ｚ１側）の端部２３ｃの近傍に配置されている。

【0055】

（インバータユニットの半導体モジュールを冷却するための空気の流れ）
図２に示すように、インバータユニット１００の冷却空気流路２２に供給される空気は、空気取込口１２３ａを介して筐体１２０内に供給されるように構成されている。具体的には、ファン２４が駆動されることにより、筐体１２０外の空気が、前面扉１２３に形成された空気取込口１２３ａを介して、筐体１２０内（インバータユニット１００が収容されたユニット収容部１２１）に供給される。

【0056】

ユニット収容部１２１に供給された空気は、流路部２０の下端部に配置された冷却空気流路２２の入口２２ａから、冷却空気流路２２内に供給される。冷却空気流路２２内に供給された空気は、冷却空気流路２２内において、ファン２４と、放熱部材２３とを、この順に、Ｚ２側からＺ１側に向かって通過する。冷却空気流路２２内に供給された空気は、放熱部材２３を通過する間に、半導体モジュール１２（図４参照）から発生した熱によって比較的高温となる。放熱部材２３を通過した比較的高温の空気は、ガイド部材２５により、Ｚ２側からＺ１側に向かう方向から、Ｙ１側からＹ２側に向かう方向に曲げられ、流路部２０のＹ２側の面２１ａ（図４参照）に配置された冷却空気流路２２の出口２２ｂに導かれる。

【0057】

インバータユニット１００の冷却空気流路２２の出口２２ｂから排出される空気は、排気流路１２２を介して筐体１２０外に排出されるように構成されている。具体的には、冷却空気流路２２の出口２２ｂから排出された比較的高温の空気は、ユニット収容部１２１と排気流路１２２とを仕切る仕切り板１２５に形成された開口１２５ａを介して、排気流路１２２に排出される。排気流路１２２に排出された比較的高温の空気は、排気流路１２２内を、Ｚ２側からＺ１側に向かって通過した後、筐体１２０の天板１２４に形成された空気排出口１２４ａを介して、筐体１２０外に排出される。なお、筐体１２０外に排出された比較的高温の空気は、筐体１２０の上方に配置された排出ガイド部材１３０内を通過した後、排出ガイド部材１３０内から、排出ガイド部材１３０外に、Ｙ１方向およびＹ２方向に排出される。なお、排出ガイド部材１３０は、筐体１２０の上方に設けられていなくてもよい。

【0058】

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0059】

本実施形態では、上記のように、冷却空気流路２２の出口２２ｂは、インバータユニット本体１０の背面側（Ｙ２側）に配置された流路部２０の背面側の面２１ａに配置されている。これにより、インバータユニット１００の半導体モジュール１２を冷却して比較的高温になった空気を、流路部２０の背面側の面２１ａに配置された冷却空気流路２２の出口２２ｂから流路部２０の背面側に排出することができる。その結果、インバータユニット１００の半導体モジュール１２を冷却して比較的高温になった空気が、インバータユニット１００の上方（Ｚ１側）に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまうのを抑制することができる。

【0060】

また、本実施形態では、上記のように、冷却空気流路２２の出口２２ｂの少なくとも一部は、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも下方（Ｚ２側）で、かつ、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも上方（Ｚ１側）に配置されている。これにより、冷却空気流路２２の出口２２ｂの全てが、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも上方、または、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも下方に配置されている場合と比較して、冷却空気流路２２を含む流路部２０の上端部が、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも上方に突出するのと、冷却空気流路２２を含む流路部２０の下端部が、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも下方に突出するのとを抑制することができる。これにより、インバータユニット１００の高さが大きくなるのを抑制することができる。

【0061】

また、本実施形態では、上記のように、流路部２０は、冷却空気流路２２内の空気を冷却空気流路２２の出口２２ｂに導くガイド部材２５を含む。そして、ガイド部材２５の少なくとも一部は、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも下方（Ｚ２側）で、かつ、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも上方（Ｚ１側）に配置されている。これにより、ガイド部材２５の全てが、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも上方、または、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも下方に配置されている場合と比較して、ガイド部材２５を含む流路部２０の上端部が、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも上方に突出するのと、ガイド部材２５を含む流路部２０の下端部が、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも下方に突出するのとを抑制することができる。これにより、流路部２０がガイド部材２５を含む場合でも、インバータユニット１００の高さが大きくなるのを抑制することができる。

【0062】

また、本実施形態では、上記のように、放熱部材２３は、上下方向（Ｚ方向）において、冷却空気流路２２内の中央部に配置されている。そして、ガイド部材２５は、下方（Ｚ２側）および上方（Ｚ１側）の一方から他方にいくにしたがって流路部２０の前面側（Ｙ１側）から背面側（Ｙ２側）に向かうように傾斜するように配置されている。また、ガイド部材２５の放熱部材２３側の端部２５ｂは、放熱部材２３のガイド部材２５側の端部２３ｃの近傍に配置されている。これにより、ガイド部材２５が下方および上方の一方から他方にいくにしたがって流路部２０の前面側から背面側に向かうように傾斜するように配置されているので、冷却空気流路２２内の空気を冷却空気流路２２の出口２２ｂに効率良く導くことができる。また、ガイド部材２５の放熱部材２３側の端部２５ｂが放熱部材２３のガイド部材２５側の端部２３ｃの近傍に配置されている分、ガイド部材２５の放熱部材２３とは反対側の端部２５ｂを、上下方向において冷却空気流路２２内の中央部に配置された放熱部材２３側に位置させることができる。これにより、ガイド部材２５が下方および上方の一方から他方にいくにしたがって流路部２０の前面側から背面側に向かうように傾斜するように配置されている場合であっても、ガイド部材２５の少なくとも一部が、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも下方で、かつ、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも上方に配置されている構成を容易に実現することができる。

【0063】

また、本実施形態では、上記のように、ガイド部材２５は、下方（Ｚ２側）および上方（Ｚ１側）の一方から他方にいくにしたがって流路部２０の前面側（Ｙ１側）から背面側（Ｙ２側）に向かうように傾斜する単一の平板部材から構成されている。これにより、ガイド部材２５が複数の部材から構成される場合、ガイド部材２５が複雑な形状を有する部材から構成される場合等と比較して、下方および上方の一方から他方にいくにしたがって流路部２０の前面側から背面側に向かうように傾斜するガイド部材２５を容易に製造することができる。

【0064】

また、本実施形態では、上記のように、ファン２４と、放熱部材２３と、ガイド部材２５とは、冷却空気流路２２内において、下方（Ｚ２側）および上方（Ｚ１側）の一方から他方に向かって、この順に並ぶように配置されている。これにより、冷却空気流路２２内においてファン２４が放熱部材２３よりも上流側に配置されるので、ファン２４を通過する空気を比較的低温にすることができる。これにより、ファン２４が比較的高温の空気に晒されることにより劣化するのを抑制することができる。

【0065】

また、本実施形態では、上記のように、インバータユニット１００は、筐体１２０内において、上下方向（Ｚ方向）に並ぶように複数設けられている。これにより、一のインバータユニット１００の上方（Ｚ１側）に他のインバータユニット１００が配置されるので、半導体モジュール１２を冷却して比較的高温になった空気が、インバータユニット１００の上方（Ｚ１側）に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまうのを抑制することが可能な構成を、効果的に適用することができる。

【0066】

また、本実施形態では、上記のように、筐体１２０は、筐体１２０の前面側（Ｙ１側）に配置された空気取込口１２３ａと、インバータユニット１００が収容されたユニット収容部１２１と、ユニット収容部１２１よりも背面側（Ｙ２側）に設けられた排気流路１２２と、を含む。そして、インバータユニット１００の冷却空気流路２２に供給される空気は、空気取込口１２３ａを介して筐体１２０内に供給されるように構成されている。また、インバータユニット１００の冷却空気流路２２の出口２２ｂから排出される空気は、排気流路１２２を介して筐体１２０外に排出されるように構成されている。これにより、インバータユニット１００の冷却空気流路２２の出口２２ｂから流路部２０の背面側に排出された空気を、インバータユニット１００が収容されたユニット収容部１２１よりも背面側に設けられた排気流路１２２を介して筐体１２０外に排出することができる。これにより、インバータユニット１００の半導体モジュール１２を冷却して比較的高温になった空気が、インバータユニット１００の上方（Ｚ１側）に配置される他の電気機器に熱的な影響を及ぼしてしまうのを確実に抑制することができる。

【0067】

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

【0068】

たとえば、上記実施形態では、インバータユニット１００の冷却空気流路２２に供給される空気は、筐体１２０の前面側（Ｙ１側）に配置された空気取込口１２３ａを介して筐体１２０内に供給されるように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、インバータユニットの冷却空気流路に供給される空気は、上記空気取込口以外の部分を介して筐体内に供給されるように構成されていてもよい。

【0069】

また、上記実施形態では、インバータユニット１００の冷却空気流路２２の出口２２ｂから排出される空気は、インバータユニット１００が収容されたユニット収容部１２１よりも背面側（Ｙ２側）に設けられた排気流路１２２を介して筐体１２０外に排出されるように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、インバータユニットの冷却空気流路の出口から排出される空気は、上記排気流路以外の部分を介して筐体外に排出されるように構成されていてもよい。

【0070】

また、上記実施形態では、インバータユニット１００は、筐体１２０内において、上下方向（Ｚ方向）に並ぶように複数設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、インバータユニットは、筐体内において、上下方向に並ばないように複数設けられていてもよいし、複数設けられていなくてもよい。

【0071】

また、上記実施形態では、インバータユニット１００は、筐体１２０内において、左右方向（Ｘ方向）に並ぶように複数設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、インバータユニットは、筐体内において、左右方向に並ばないように複数設けられていてもよいし、複数設けられていなくてもよい。

【0072】

また、上記実施形態では、ファン２４と、放熱部材２３と、ガイド部材２５とは、冷却空気流路２２内において、下方（Ｚ２側）から上方（Ｚ１側）に向かって、この順に並ぶように配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ファンと、放熱部材と、ガイド部材とは、冷却空気流路内において、上方から下方に向かって、この順に並ぶように配置されていてもよい。

【0073】

また、上記実施形態では、ファン２４と、放熱部材２３と、ガイド部材２５とは、冷却空気流路２２内において、下方（Ｚ２側）および上方（Ｚ１側）の一方から他方に向かって、この順に並ぶように配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ファンと、放熱部材と、ガイド部材とは、冷却空気流路内において、下方および上方の一方から他方に向かって、この順に並ぶように配置されていなくてもよい。たとえば、放熱部材と、ファンと、ガイド部材とは、冷却空気流路内において、下方および上方の一方から他方に向かって、この順に並ぶように配置されていてもよい。

【0074】

また、上記実施形態では、ファン２４は、上下方向（Ｚ方向）に向かって空気が通過するように配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ファンは、前後方向に向かって空気が通過するように配置されていてもよい。

【0075】

また、上記実施形態では、ガイド部材２５は、下方（Ｚ２側）から上方（Ｚ１側）にいくにしたがって流路部２０の前面側（Ｙ１側）から背面側（Ｙ２側）に向かうように傾斜する単一の平板部材から構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ガイド部材は、上方から下方にいくにしたがって流路部の前面側から背面側に向かうように傾斜する単一の平板部材から構成されていてもよい。

【0076】

また、上記実施形態では、ガイド部材２５は、下方（Ｚ２側）および上方（Ｚ１側）の一方から他方にいくにしたがって流路部２０の前面側（Ｙ１側）から背面側（Ｙ２側）に向かうように傾斜する単一の平板部材から構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ガイド部材２５は、下方および上方の一方から他方にいくにしたがって流路部２０の前面側から背面側に向かうように傾斜する部分を含むのであれば、複数の部材から構成されていてもよいし、複雑な形状を有する部材から構成されていてもよい。

【0077】

また、上記実施形態では、ガイド部材２５は、下方（Ｚ２側）から上方（Ｚ１側）にいくにしたがって流路部２０の前面側（Ｙ１側）から背面側（Ｙ２側）に向かうように傾斜するように配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ガイド部材は、上方から下方にいくにしたがって流路部の前面側から背面側に向かうように傾斜するように配置されていてもよい。

【0078】

また、上記実施形態では、ガイド部材２５は、下方（Ｚ２側）および上方（Ｚ１側）の一方から他方にいくにしたがって流路部２０の前面側（Ｙ１側）から背面側（Ｙ２側）に向かうように傾斜するように配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ガイド部材は、下方および上方の一方から他方にいくにしたがって流路部の前面側から背面側に向かうように傾斜するように配置されていなくてもよい。

【0079】

また、上記実施形態では、ガイド部材２５の放熱部材２３側の端部２５ｂは、放熱部材２３のガイド部材２５側の端部２５ｂの近傍に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ガイド部材の放熱部材側の端部は、放熱部材のガイド部材側の端部の近傍に配置されていなくてもよい。

【0080】

また、上記実施形態では、ガイド部材２５の少なくとも一部は、インバータユニット本体１０の上面１０ｂよりも下方（Ｚ２側）で、かつ、インバータユニット本体１０の底面１０ｃよりも上方（Ｚ１側）に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ガイド部材は、インバータユニット本体の上面よりも下方で、かつ、インバータユニット本体の底面よりも上方に配置されていなくてもよい。

【0081】

また、上記実施形態では、流路部２０は、冷却空気流路２２内の空気を冷却空気流路２２の出口２２ｂに導くガイド部材２５を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、流路部は、冷却空気流路内の空気を冷却空気流路の出口に導くガイド部材を含まなくてもよい。その場合、インバータユニットの半導体モジュールを冷却して比較的高温になった空気が流路部の上方に排出されないように、流路部は、冷却空気流路の入口および出口以外に開口を有さないように構成されていることが好ましい。

【符号の説明】

【0082】

１０ インバータユニット本体
１０ｂ （インバータユニット本体の）上面
１０ｃ （インバータユニット本体の）底面
１２ 半導体モジュール
２０ 流路部
２１ａ （流路部の）背面側の面
２２ 冷却空気流路
２２ｂ （冷却空気流路の）出口
２３ 放熱部材
２３ｃ （放熱部材の）ガイド部材側の端部
２４ ファン
２５ ガイド部材
２５ｂ （ガイド部材の）放熱部材側の端部
１００ インバータユニット
１２０ 筐体
１２１ ユニット収容部
１２２ 排気流路
１２３ａ 空気取込口
１５０ 電力変換装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】