JP4216319B2 - インバータ筐体の冷却構造 - Google Patents

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Description

本発明は、冷却媒体を用いてインバータのヒートシンクを冷却する冷却媒体の配管構造とインバータ用制御盤構造に関する。
制御装置の内部に実装されたインバータのヒートシンクを冷却液で冷却する方法がある。特許文献１では、電源ユニット背面に冷却部の外部配管接続口を設置することによる配管作業の困難性や保守点検作業の困難性などの問題点を、電源ユニットの前面に冷却部の外部配管接続口を設置することにより解決していた。
特開平８−９０２５２号公報
前記背景技術のように、インバータのヒートシンクを冷却する冷却媒体の配管を制御装置側に設置した場合、接続口から冷却液が漏れることにより制御装置に悪影響を及ぼす可能性があった。一方、インバータ筐体の取り付け面と反対側であってパワー素子や抵抗を冷却するヒートシンク（熱交換器）が配置される領域である熱交換器側に前記配管を配設した場合、熱交換器側は制御盤の背後になることが多く、壁等に密着して設置され、配管時あるいは保守時に十分なスペースが無い等の理由により、構造的に熱交換器側への設置に困難をともなっていた。また、制御盤の小型化が図られており、インバータ筐体自体の小型化も求められている。それに伴って、配管スペースの確保とどのようにその配管を配置するかも困難な作業となっている。
そこで、本発明は上記問題点を解決するため、制御盤設置者の事情に応じた最適な冷却配管の配置を選択できるようにし、そして、前記配管の設置作業が容易に行なえる構造の制御盤を提供することを目的とする。
本願の請求項１に係る発明は、制御盤に設置されるインバータのヒートシンクを冷却する冷却媒体を循環させるための配管構造であって、前記制御盤の制御装置実装側と前記制御装置実装側と反対側である熱交換器側の両側に配管接続口を延在して配置し、そのどちらか一方を選択して前記冷却媒体の配管と接続して前記冷却媒体の流路を形成しヒートシンクを冷却する配管構造である。
請求項２に係る発明は、前記配管接続口を前記ヒートシンク自体に配置した請求項１に記載の配管構造である。
請求項３に係る発明は、前記制御盤の制御装置実装側と前記制御装置実装側と反対側である熱交換器側の両側の前記配管接続口と前記ヒートシンクと接続する配管接続口とを備えた配管接続口設置用部材を用いて前記冷却媒体の流路を形成しヒートシンクを冷却する請求項１に記載の配管構造である。
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の配管構造を備えた制御盤構造であって、制御盤の制御装置実装側と反対側である熱交換器側に設置した配管の接続を前記制御装置実装側から行えるよう、前記制御盤のインバータ筐体取り付け面にパネルカットを施し、配管接続後パネルカットを塞ぐようにした制御盤構造である。
本発明の配管構造により、制御盤設置者の事情に応じて冷却配管の配置を制御盤の制御装置実装側と熱交換機側とから選択することが可能となり、制御盤の設置作業が容易に行なえるようになった。また、配管接続口設置部材を用いることによりヒートシンクの薄型化による小型化が図れ、配管接続口設置部材の配管接続口の位置を所定の自由度を持って設計出来、配管作業の容易性が向上した。そして、冷却装置側に延在する前記配管接続口を選択した際の配管作業および保守点検作業を容易に実施できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る配管接続口を制御装置実装側と熱交換器側の両方に設置した配管構造の概要を示す図である。
制御盤１内にはインバータ筐体２がインバータ筐体取付面５に取り付けられている。図１には示されていないが、制御盤１内には必要に応じて複数のインバータ筐体を配置する場合がある。熱交換機側配管接続口３は、インバータ筐体を取り付ける制御装置実装側７と反対側であるパワー素子や抵抗を冷却するヒートシンク（熱交換器）が配置される熱交換器側４方向にインバータ筐体取付面５を貫通して延在している。また、制御装置実装側配管接続口６は制御装置実装側７に延在している。冷却媒体供給管路８は冷却媒体冷却装置９から循環供給される冷媒の流路である。冷却媒体供給管路８の一方端は熱交換機側配管接続口３もしくは制御装置実装側配管接続口６に接続され、他端は制御盤１の適宜部位の壁面を貫通して制御盤１の外部の適宜位置に設置されている冷却媒体冷却装置９に接続される。冷却媒体冷却装置９から循環供給される冷媒としては、窒素ガスなどの気体、水や油などの液体、水と氷の固液スラリー状の冷媒などを適宜使用できる。図１（ａ）は、冷却媒体供給管路８が制御装置実装側配管接続口６に接続されている例である。また、図１（ｂ）は、冷却媒体供給管路８が熱交換機側配管接続口３に接続されている例である。
制御盤１内に複数のインバータ筐体を配置する場合、その幾つかは制御装置実装側７に配管、残りは熱交換器側４に配管し空間を有効に活用することも可能である。
図２はヒートシンク１０の一部位に流路を分岐する分岐点を形成した実施形態を示している。図２（ａ）はインバータ筐体２の側面図であり、図２（ｂ）はその斜視透視図である。図２（ａ）、（ｂ）にはヒートシンク１０自体に制御盤の熱交換機側と制御装置実装側との両側に配管接続口３，６を形成することが示されている。熱交換機側配管接続口３と制御装置実装側配管接続口６とを分岐する流路分岐点１２はヒートシンク１０の内部位置に形成されている。熱交換機側配管接続口３または制御装置実装側配管接続口６を通って循環供給される冷却媒体は、インバータ筐体２内に配置されたヒートシンク１０を冷却する。ヒートシンク１０には発熱部材１３からの熱が放出される。ヒートシンク１０は例えば２枚のアルミ板を重ね合わせて形成される。そして、少なくとも一方のアルミ板には冷却媒体の流路を形成するように溝が設けられ、一方のアルミ板に形成された該溝を他方のアルミ板側と対抗する側にして両アルミ板を重ね合わせるとヒートシンク１０内部に冷却媒体の流路が形成される。もしくは、溝に沿わせて銅管のような熱伝導性の良い別部材からなる配管を這わせて、冷却媒体の流路としてもよい。または、ヒートシンク１０を１枚のアルミ板を用いて構成し、該アルミ板の一側面に溝を形成し該溝に沿わせて前記別部材からなる配管を這わせて冷却媒体の通路としてもよい。冷却媒体の流路は図２（ｂ）に示されるようにヒートシンク部を蛇行してヒートシンク１０全体を冷却するようになされている。このように、流路分岐点１２をヒートシンク１０の内部位置に形成することにより、流路分岐点１２の設置空間を新たに設ける必要がない。
図３は、ヒートシンク１０に配管接続口設置部材１４を接続して流路を分岐している実施形態を示している。この実施形態は、図２に示されるように流路分岐点１２をヒートシンク１０の内部位置とするに比較し、ヒートシンク１０自体の構造が簡略になり、ヒートシンクを薄く形成できる。配管接続口設置部材１４はヒートシンク１０に接続される配管接続口と熱交換機側配管接続口３と制御装置実装側配管接続口６とを有する。ヒートシンク１０とは独立した部材であるから、配管接続口設置部材１４の形状を適宜変更して各配管接続口位置を適宜に調整することができる。
図４は、実施形態に示される配管接続の形態を用いた制御盤構造の斜視透視図を示している。制御盤１のインバータ筐体取付面５に制御装置実装側７から配管接続を行なうための作業開口であるパネルカット１５を設ける。配管接続が完了するとパネルカット１５を塞ぐことにより、熱交換器側４と制御装置実装側７とを仕切り、熱交換器側４から制御装置実装側７に熱の流入が起こらないようすることができる。
配管接続口を制御装置実装側と熱交換側の両方に設置した配管構造の概略図である。 第１の実施形態であるヒートシンクに配管接続口を設置した配管構造の側面図および斜視透視図である。 第２の実施形態であるヒートシンクに配管接続口設置部材を接続した配管構造の側面図および斜視透視図である。 第３の実施形態であるパネルカットを施した制御盤構造の斜視透視図である。
符号の説明
１ 制御盤
２ インバータ筐体
３ 熱交換機側配管接続口
４ 熱交換器側
５ インバータ筐体取付面
６ 制御装置実装側配管接続口
７ 制御装置実装側
８ 冷却媒体供給管路
９ 冷却媒体冷却装置
１０ ヒートシンク
１１ 冷却液流路
１２ 流路分岐点
１３ 発熱部材
１４ 配管接続口設置部材
１５ 制御装置実装側から配管接続を行なうためのパネルカット

Claims (4)

  1. 制御盤に設置されるインバータのヒートシンクを冷却する冷却媒体を循環させるための配管構造であって、前記制御盤の制御装置実装側と前記制御装置実装側と反対側である熱交換器側の両側に配管接続口を延在して配置し、そのどちらか一方を選択して前記冷却媒体の配管と接続して前記冷却媒体の流路を形成しヒートシンクを冷却する配管構造。
  2. 前記配管接続口を前記ヒートシンク自体に配置した請求項１に記載の配管構造。
  3. 前記制御盤の制御装置実装側と前記制御装置実装側と反対側である熱交換器側の両側の前記配管接続口と前記ヒートシンクと接続する配管接続口とを備えた配管接続口設置用部材を用いて前記冷却媒体の流路を形成しヒートシンクを冷却する請求項１に記載の配管構造。
  4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の配管構造を備えた制御盤構造であって、制御盤の制御装置実装側と反対側である熱交換器側に設置した配管の接続を前記制御装置実装側から行えるよう、前記制御盤のインバータ筐体取り付け面にパネルカットを施し、配管接続後パネルカットを塞ぐようにした制御盤構造。
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