特許 7404961 風洞構造及び電力変換装置

(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】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】風洞構造及び電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20231219BHJP

   H02M 1/00 20070101ALI20231219BHJP

   H05K 7/18 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

H05K7/20 G

H02M1/00 Z

H05K7/18 K

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020051902

(22)【出願日】2020-03-23

(65)【公開番号】P2021150623

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-09-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100210240

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 友幸

(72)【発明者】

【氏名】内田 誉人

【審査官】黒田 久美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０３７６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１２５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９９１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５６２５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０２Ｍ １／００

Ｈ０５Ｋ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力変換部ユニットが電力変換装置の盤に収納の際に当該電力変換部ユニットの排気ダクトと気密に連通が可能な第一風洞部と、
前記盤の内面の排気口に配置されると共に前記排気ダクトと前記第一風洞部との隙間の確保が可能に当該第一風洞部と連結される第二風洞部と
を有し、
前記第一風洞部は、この第一風洞部の一端が前記第二風洞部に挿入されて当該第二風洞部と連結され、
前記第二風洞部には、この第二風洞部を前記第一風洞部に固着する固着具の取り付け孔が形成され、
この取り付け孔は、前記挿入の方向に沿う長孔を成すこと
を特徴とする風洞構造。

【請求項2】

電力変換部ユニットが電力変換装置の盤に収納の際に当該電力変換部ユニットの排気ダクトと気密に連通が可能な第一風洞部と、
前記盤の内面の排気口に配置されると共に前記排気ダクトと前記第一風洞部との隙間の確保が可能に当該第一風洞部と連結される第二風洞部と
を有し、
前記電力変換部ユニットと対向する前記第一風洞部の端部には、
前記排気ダクトが挿入される開口部が形成された仕切り板と、
前記排気ダクトの封止部材受けと気密に当接が可能な封止部材と
が備えられたことを特徴とする記載の風洞構造。

【請求項3】

前記電力変換部ユニットと対向する前記第一風洞部の端部には、
前記排気ダクトが挿入される開口部が形成された仕切り板と、
前記排気ダクトの封止部材受けと気密に当接が可能な封止部材と
が備えられたことを特徴とする請求項１に記載の風洞構造。

【請求項4】

前記電力変換部ユニットは、前記盤の内外に移動可能なベース部に設置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の風洞構造。

【請求項5】

前記仕切り板は、絶縁材料から成ることを特徴とする請求項２または３に記載の風洞構造。

【請求項6】

前記ベース部は、絶縁材料から成ることを特徴とする請求項４に記載の風洞構造。

【請求項7】

前記第一風洞部及び前記第二風洞部は、前記電力変換部ユニットの冷却風の吸気方向に対して垂直または水平に配置されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の風洞構造。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の風洞構造を有する電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換部ユニットの冷却に供する電力変換装置の風洞部構造に関する。

【背景技術】

【0002】

電力変換装置の電力変換部ユニットを強制風冷する場合、冷却効率を向上させるため風洞構造が用いられる。この風洞構造の先行文献としては、例えば、特許文献１の風洞構造は、電力変換部ユニットと風洞部との隙間をパッキンにより密閉し、当該風洞部に収納された放冷部に冷却風を供して当該電力変換部ユニットを冷却する。また、特許文献２，３の風洞構造は、風洞部に電力変換部ユニットが収容され、この電力変換部ユニットと風洞部との隙間に冷却風を流通させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－０５７０９１号公報

【文献】特開２０１８－１３７８５２号公報

【文献】特開２０１６－１９３２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電力変換部ユニットは定期交換等のメンテナンスを行うことが一般的であるが、従来の風洞構造は以下の問題がある。

【0005】

特許文献１の風洞構造は、電力変換部ユニットを盤外に引き出す際などに風洞と電力変換部ユニットとが干渉するので、風洞の構成部材等を取り外す必要があり、作業時間が増える。特許文献２，３の風洞構造は、漏れ風量が増大して冷却効率が低減する。

【0006】

本願発明は、電力変換部ユニットの冷却に供される冷却風の漏れを低減して冷却効率を高めると共に当該電力変換部ユニットのメンテナンス性の向上を図ることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

そこで、本発明の一態様は、風洞構造であって、電力変換部ユニットが電力変換装置の盤に収納の際に当該電力変換部ユニットの排気ダクトと気密に連通が可能な第一風洞部と、前記盤の内面の排気口に配置されると共に前記排気ダクトと前記第一風洞部との隙間の確保が可能に当該第一風洞部と連結される第二風洞部とを有する。

【0008】

本発明の一態様は、前記風洞構造において、前記第一風洞部は、この第一風洞部の一端が前記第二風洞部に挿入されて当該第二風洞部と連結され、前記第二風洞部には、この第二風洞部を前記第一風洞部に固着する固着具の取り付け孔が形成され、この取り付け孔は、前記挿入の方向に沿う長孔を成す。

【0009】

本発明の一態様は、前記風洞構造において、前記電力変換部ユニットと対向する前記第一風洞部の端部には、前記排気ダクトが挿入される開口部が形成された仕切り板と、前記排気ダクトの封止部材受けと気密に当接が可能な封止部材とが備えられる。

【0010】

本発明の一態様は、前記風洞構造において、前記電力変換部ユニットは、前記盤の内外に移動可能なベース部に設置される。

【0011】

本発明の一態様は、前記仕切り板は、絶縁材料から成ることを特徴とする請求項３に記載の風洞構造。

【0012】

本発明の一態様は、前記風洞構造において、前記ベース部は、絶縁材料から成る。

【0013】

本発明の一態様は、前記第一風洞部及び前記第二風洞部は、前記電力変換部ユニットの冷却風の吸気方向に対して垂直または水平に配置される。

【0014】

本発明の一態様は、上記の風洞構造を有する電力変換装置である。

【発明の効果】

【0015】

以上の本発明によれば、電力変換部ユニットの冷却に供される冷却風の漏れを低減して冷却効率を高めると共に当該電力変換部ユニットのメンテナンス性の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一態様である実施形態１の風洞構造を有する電力変換装置の盤の内部を示す斜視図。

【図2】前記風洞構造の斜視図。

【図3】本発明の一態様である実施形態２の風洞構造を有する電力変換装置の盤の内部を示す斜視図。

【図4】電力変換部ユニットの収納時を説明した風洞構造の正面図。

【図5】電力変換部ユニットの引き出し作業時を説明した風同構造の正面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0018】

［実施形態１］
図１に例示された電力変換装置１の風洞構造２は、電力変換装置１の電力変換部ユニット３が収納される盤１０の天井部における内面１１に構成される。

【0019】

本態様の風洞構造２は、電力変換部ユニット３の冷却風の吸気方向（同図の矢印ａ）に対して垂直に配置され、第一風洞部２１及び第二風洞部２２を有する。

【0020】

第一風洞部２１は、電力変換装置１の電力変換部ユニット３が電力変換装置１の盤１０に収納の際に電力変換部ユニット３の排気ダクト３１と気密に連通が可能となっている。特に、第一風洞部２１は、この第一風洞部２１の一端が第二風洞部２２に挿入されて第二風洞部２２と連結される。

【0021】

また、第一風洞部２１には、図４（ａ）（ｂ）に示されたように第二風洞部２２を第一風洞部２１に固着する固着具である調整ネジ２３が螺着される固定孔２４が形成されている。

【0022】

排気ダクト３１は、図１に示したように電力変換部ユニット３の運転時に吸気口３４から導入されて電力変換部ユニット３の内部の冷却に供された冷却風が排出される。そして、図４，５に示したように、排気ダクト３１の排出側端部の内周部には、パッキン受け３２が設けられる。パッキン受け３２は、封止部材受けであって、排気ダクト３１と第一風洞部２１とが連通時に、第一風洞部２１側の封止部材であるパッキン２７と液密に当接可能となっている。

【0023】

また、図１の盤１０の内部において電力変換部ユニット３と対向する第一風洞部２１の端部には、図２に示したように、仕切り板２６及びパッキン２７が備えられる。

【0024】

仕切り板２６には、排気ダクト３１から排出された熱交換後の冷却風が供される開口部２８が形成されている。仕切り板２６は、絶縁部材から成り、電力変換部ユニット３と風洞構造２の絶縁が確保される。

【0025】

パッキン２７は、この仕切り板２６の開口部２８の周縁に配置される封止部材であって、第一風洞部２１と排気ダクト３１とが連通時に、排気ダクト３１側の封止部材受けであるパッキン受け３２と気密に当接可能となっている。

【0026】

第二風洞部２２は、盤１０の排気口１２に配置されると共に排気ダクト３１と第一風洞部２１との隙間の確保が可能に第一風洞部２１と連結される。

【0027】

また、第二風洞部２２には、図２に示されたように、第一風洞部２１との連結に供される固着具である調整ネジ２３の取り付け孔２５が形成されている。

【0028】

取り付け孔２５は、第一風洞部２１に対する第一風洞部２１の挿入方向に沿う長孔を成す。これにより、取り付け孔２５の長手方向の範囲で、第二風洞部２２において、第一風洞部２１のスライド量が規定され、第一風洞部２１の固着位置が任意に調整可能となる。

【0029】

そして、電力変換部ユニット３は、図１に示したように、車輪３３を備えたベース部３０に設置され、盤１０の内外に移動可能となっている。ベース部３０は、仕切り板２６と同様に絶縁部材から成り、電力変換部ユニット３の大地との絶縁が確保される。

【0030】

図１，４及び５を参照して本実施形態の風洞構造２の動作例について説明する。

【0031】

先ず、電力変換部ユニット３が盤１０内に導入される前に、盤１０内の第一風洞部２１は、図５に示したように、調整ネジ２３の締め付けにより、例えば、第二風洞部２２の取り付け孔２５の一端側（盤１０の排気口１２側）の位置に固着される。次いで、図１に示したように、ベース部３０を盤１０内に移動させると、電力変換部ユニット３は、盤１０内に導入された状態となる。

【0032】

次いで、図５に示したように、電力変換部ユニット３の排気ダクト３１が盤１０の内面１１における第一風洞部２１の開口部２８と対向するように配置される。次いで、同図の状態から調整ネジ２３を緩め、そして、この調整ネジ２３が例えば第二風洞部２２の取り付け孔２５の他端側（排気ダクト３１側）の位置となるように、第一風洞部２１を、図４の矢印ｄで示したように、排気ダクト３１に向けてスライドさせる。このとき、同図に示したように、第一風洞部２１のパッキン２７は、排気ダクト３１のパッキン受け３２と気密に当接した状態となる。

【0033】

次いで、第一風洞部２１は、調整ネジ２３の締め付けにより第二風洞部２２において固着される。このとき、図１に示したように、盤１０内において、電力変換部ユニット３の排気ダクト３１は、第一風洞部２１及び第二風洞部２２と気密に連通した状態となる。

【0034】

そして、電力変換装置１の運転の際には、同図の矢印ａで示したように、冷却風が電力変換部ユニット３の吸気口３４を介して電力変換部ユニット３内に導入される。電力変換部ユニット３の冷却に供された冷却風は、同図，図４の矢印ｂで示したように、排気ダクト３１、第一風洞部２１、第二風洞部２２及び盤１０の排気口１２を介して、吸気方向（図１の矢印ａ）に対して垂直に排出される。

【0035】

また、電力変換部ユニット３のメンテナンスの際、図４の状態において、先ず、調整ネジ２３が緩められる。次いで、調整ネジ２３が例えば第二風洞部２２の取り付け孔２５の前記一端の位置となるように、第一風洞部２１が、図５の矢印ｅで示したように、盤１０の排気口１２側にスライドされる。このとき、第一風洞部２１は、図５に示したように、排気ダクト３１から離れた状態となる。

【0036】

その後、第一風洞部２１は、調整ネジ２３の締め付けにより第二風洞部２２において固着される。そして、図１の矢印ｃで示したように、ベース部３０を盤１０の外部に移動させると、電力変換部ユニット３は、盤１０の外に引き出された状態となる。

【0037】

以上の風洞構造２によれば、電力変換部ユニット３を盤１０に導入する際または盤１０から引き出す際に、調整ネジ２３を緩めて第一風洞部２１を盤１０の排気口１２側にスライドすれば、排気ダクト３１と第一風洞部２１との隙間が確保される。

【0038】

したがって、電力変換部ユニット３を盤１０に対して導入する際または引き出す際に電力変換部ユニット３と風洞部（第一風洞部２１）との干渉が解消される。よって、盤１０に対する電力変換部ユニット３の引き出し及び収納の作業時間の削減や着脱する部材の管理が容易となり、電力変換装置１のメンテナンス性が向上する。

【0039】

また、電力変換部ユニット３が盤１０内に収納される際に、第一風洞部２１側のパッキン２７と電力変換部ユニット３側のパッキン受け３２とが気密に当接するので、漏れ風量が低減し、冷却効率の向上が図られる。

【0040】

さらに、第二風洞部２２に対する第一風洞部２１の固着位置は、取り付け孔２５の範囲で調整ネジ２３により容易に微調整が可能であるので、メンテナンス性が向上する。

【0041】

そして、仕切り板２６やベース部３０が絶縁材料から構成させることで、電力変換部ユニット３と風洞構造２との絶縁や電力変換部ユニット３の大地との絶縁が容易に確保され、電気的な保護等が図れる。

【0042】

［実施形態２］
風洞構造２は、図３に例示した実施形態２の電力変換装置１のように、盤１０において水平に配置してもよい
本態様の盤１０は、電力変換部ユニット３の背面部に排気ダクト３１を備えた仕様に対応したものである。この場合、風洞構造２（第一風洞部２１及び第二風洞部２２）は、同図に示したように、盤１０の背面部における内面１３の排気口１２において、電力変換部ユニット３の冷却風の吸気方向（矢印ａ）に対して水平に配置される。

【0043】

実施形態２の電力変換装置１における盤１０に対する電力変換部ユニット３の引き出し及び収納は、実施形態１と同様の要領で行えばよい。

【0044】

電力変換装置１の運転の際には、同図の矢印ａで示したように、冷却風が電力変換部ユニット３の吸気口３４を介して電力変換部ユニット３内に導入される。電力変換部ユニット３の冷却に供された冷却風は、同図の矢印ｂで示したように前記吸気方向（矢印ａ）に対して水平方向の流れとなり、排気ダクト３１、第一風洞部２１、第二風洞部２２及び盤１０の背面側の排気口１２を介して排出される。そして、電力変換部ユニット３のメンテナンスの際には、同図の矢印ｃで示したようにベース部３０を盤１０の外側に水平方向に移動させると、電力変換部ユニット３は、盤１０の外に引き出された状態となる。

【0045】

以上の実施形態２の風洞構造２によれば、実施形態１と同様の効果が得られることが明らかである。特に、電力変換装置１の盤１０の奥行寸法が大きい場合等の実施形態１の態様では調整ネジ２３の作業が困難な場合であっても、実施形態２のように、冷却風の流れ方向を水平方向に変更すれば、調整ネジ２３の取り扱いを電力変換部ユニット３及び盤１０の背面部等から容易に行うことができる。

【符号の説明】

【0046】

１…電力変換装置
２…風洞構造、２１…第一風洞部、２２…第二風洞部、２３…調整ネジ、２４…固定孔、２５…取り付け孔、２６…仕切り板、２７…パッキン、２８…開口部
３…電力変換部ユニット、３０…ベース部、３１…排気ダクト、３２…パッキン受け、３３…車輪、３４…吸気口
１０…盤、１１，１３…内面、１２…排気口
ａ，ｂ…冷却風が流れる方向
ｃ…電力変換部ユニットが引き出される方向
ｄ，ｅ…第一風洞部がスライドする方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】