JP6296303B2 - 半導体電力変換装置 - Google Patents
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Description
半導体電力変換装置100の電圧および容量を大きくする場合、変圧器102および半導体ユニット103も大型化する。半導体電力変換装置100は、変圧器102および半導体ユニット103を上下に配置していることから、特に筺体101の高さが増大し、半導体電力変換装置100を機械的に安定して設置できないという問題の発生が予想される。また、高さ寸法の増大により機械室等に設置できないという問題の発生が予想される。半導体電力変換装置の電圧および容量を大きくする場合でも、半導体電力変換装置を安定して設置できるような小型の構造を目指すという課題については着目されていなかった。
半導体電力変換装置100の電圧および容量を増加する場合、冷却機能を高めるため、排気ファン105の容量も増加する必要がある。しかしながら、この場合に排気ファン105の形状が大型化するため、筐体101上に安定して設置できないという別の問題の発生が予想される。排気ファンの容量を大きくする場合でも、半導体電力変換装置を安定して設置できるような小型の構造を目指すという課題については着目されていなかった。
半導体電力変換装置100は、排熱のための導風口101dの通風路断面積が、スペースの制限のため小さく、変圧器102を積極的に冷却する能力が低かった。変圧器102の大型化により損失が大きくなると特に下側風洞101eや上側風洞101f内の温度が高くなり、効率的な冷却が困難になる。効率的な冷却が可能ならば、排気ファンの容量を小さくすることも可能になる。このような半導体電力変換装置の電圧および容量を大きくする場合でも、変圧器および半導体ユニットを効率的に冷却して温度上昇を抑える構造を目指すというという課題については着目されていなかった。
変圧器と半導体ユニットを内部に収容する内部空間を有する筐体と、
正面側に前記半導体ユニットを収納する半導体ユニット収納室と背面側に前記変圧器を収納する変圧器収納室とを形成するように前記内部空間内の前後を仕切る仕切部と、
前記変圧器収納室内の下側に配置され、前記変圧器の下側の一部を収容し、前記変圧器の内側と連通する風洞を形成する隔壁部と、
前記隔壁部に形成される正面側開口部と、
前記仕切部に形成され、前記半導体ユニット収納室と前記変圧器収納室とを連通させる上側開口部と、
前記隔壁部の前記正面側開口部と対向するように前記仕切部に形成され、前記半導体ユニット収納室と前記風洞とを連通させる下側開口部と、
前記筐体の上側に設置され、前記変圧器収納室の上側から排気する排気ファンと、
を有し、前記半導体ユニット収納室へ取り込まれた冷却空気は、第一のルートと第二のルートに分かれて流れ、
前記第一のルートでは、前記半導体ユニットの内側に形成される流路を通過して冷却しつつ流れ、前記上側開口部を通じて前記半導体ユニット収納室から前記変圧器収納室へ流れ、前記変圧器の外側を冷却してから前記排気ファンにより前記変圧器収納室から排気され、
前記第二のルートでは、前記半導体ユニット収納室、前記下側開口部および前記正面側開口部を経て前記風洞へ流れ、前記変圧器の内側を冷却してから前記変圧器収納室へ流れ、前記排気ファンにより前記変圧器収納室から排気される半導体電力変換装置とした。
2:筐体
3:制御部
4:排気ファン
5:扉
6:吸気口
7:半導換ユニット
7a:冷却フィン
7b:電解コンデンサ
8:変圧器
8a:鉄心
9:仕切部
9a:冷却フィン用開口部
9b:電解コンデンサ用開口部
9c:変圧器一次巻線用開口部
10:隔壁
10a:上板
10b:前板
10c:前側開口部
11:半導体ユニット収納室
12:変圧器収納室
13:遮蔽部
14:台座部
15:風洞
Claims (3)
- 変圧器と半導体ユニットを内部に収容する内部空間を有する筐体と、
正面側に前記半導体ユニットを収納する半導体ユニット収納室と背面側に前記変圧器を収納する変圧器収納室とを形成するように前記内部空間内の前後を仕切る仕切部と、
前記変圧器収納室内の下側に配置され、前記変圧器の下側の一部を収容し、前記変圧器の内側と連通する風洞を形成する隔壁部と、
前記隔壁部に形成される正面側開口部と、
前記仕切部に形成され、前記半導体ユニット収納室と前記変圧器収納室とを連通させる上側開口部と、
前記隔壁部の前記正面側開口部と対向するように前記仕切部に形成され、前記半導体ユニット収納室と前記風洞とを連通させる下側開口部と、
前記筐体の上側に設置され、前記変圧器収納室の上側から排気する排気ファンと、
を有し、前記半導体ユニット収納室へ取り込まれた冷却空気は、第一のルートと第二のルートに分かれて流れ、
前記第一のルートでは、前記半導体ユニットの内側に形成される流路を通過して冷却しつつ流れ、前記上側開口部を通じて前記半導体ユニット収納室から前記変圧器収納室へ流れ、前記変圧器の外側を冷却してから前記排気ファンにより前記変圧器収納室から排気され、
前記第二のルートでは、前記半導体ユニット収納室、前記下側開口部および前記正面側開口部を経て前記風洞へ流れ、前記変圧器の内側を冷却してから前記変圧器収納室へ流れ、前記排気ファンにより前記変圧器収納室から排気されることを特徴とする半導体電力変換装置。 - 請求項1に記載の半導体電力変換装置において、
前記第一のルートでは、前記半導体ユニットから排気した冷却空気を前記上側開口部で流速を上げつつ排気し、この冷却空気を前記半導体ユニットの後ろに存在する前記変圧器の外側に当てるように噴射して冷却することを特徴とする半導体電力変換装置。 - 請求項2に記載の半導体電力変換装置において、
前記第一のルートでは、前記半導体ユニットの後ろで前記変圧器が不存在の箇所に前記上側開口部から一定距離を隔てて板状の遮蔽部を設置し、前記上側開口部から噴出される冷却空気の流速の均一化を図りつつ、前記遮蔽部に沿って冷却空気を流して前記変圧器の外側に当てるように冷却空気の流れを集約させることを特徴とする半導体電力変換装置。
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