JP2015050929A - インバータ冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータの内部素子で発生する熱の流動による放熱効果を最適化するインバータ冷却装置を提供する。
【解決手段】本発明のインバータ冷却装置は、 一側に流入部が形成され、他側に流出部が形成されたハウジングと、前記流入部から延び、前記ハウジングの内部空間を分割するように配置される第１の壁と、前記流出部から延び、前記ハウジングの内部空間を分割するように配置される第２の壁と、を含み、前記第１の壁によって形成される第１の流動部及び第２の流動部に、少なくとも一つ以上の電気素子が配置される。インバータ冷却装置が開示される。本発明の冷却装置は、ハウジングの内部に配置される電気素子の発熱量によって流動部を分離して、空気流量を調節することができるため、最適な放熱効果を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インバータ冷却装置に関する。

一般に、インバータは、誘導電動機を制御するための電力変換装置であって、インバータの内部素子で発生する熱を強制的に排出するために、比較的大型のファン及び放熱部材が求められ、これによって、インバータが大型化するという問題点がある。

従来、インバータの冷却構造は、半導体素子を冷却するために、吸入口と排出口を並んで構成しているが、部品に空気の影響が及ぶ前に、入口部で空間が分離されて渦流が発生し、それによる放熱効果が低下する問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、インバータの内部素子で発生する熱の流動による放熱効果を最適化するインバータ冷却装置を提供することである。

上記のような技術的課題を解決するために、本発明のインバータ冷却装置は、 一側に流入部が形成され、他側に流出部が形成されたハウジングと、前記流入部から延び、前記ハウジングの内部空間を分割するように配置される第１の壁と、前記流出部から延び、前記ハウジングの内部空間を分割するように配置される第２の壁と、を含み、前記第１の壁によって形成される第１の流動部及び第２の流動部に、少なくとも一つ以上の電気素子が配置される。

本発明の一実施形態において、前記第１の流動部は、前記流入部と前記流出部が一直線上に配置される経路を形成する。

本発明の一実施形態において、前記第１の流動部に、前記少なくとも一つ以上の電気素子のうち、発熱量が最も大きい第１の電気素子が配置される。

本発明の一実施形態において、前記第１の電気素子の下部で、前記第１の電気素子が、前記ハウジングの底部と一定の間隔を維持するように配置されるガイドをさらに含む。

本発明の一実施形態において、前記ガイドは、その一側に前記ハウジングの底部と連結されるスロープが形成される。

本発明の一実施形態において、前記流入部及び前記流出部のいずれか一つ以上に配置される冷却パンをさらに含む。

本発明の一実施形態において、前記冷却パンは、前記流入部と前記流出部が一直線上に配置される経路に配置される。

本発明の一実施形態において、前記第２の壁は、流出部の位置及び大きさによってその位置が決められる。

本発明の一実施形態において、前記第１の壁と、前記第２の壁との間に、少なくとも一つ以上の開口部が形成される。

本発明の一実施形態において、前記第１の壁と、前記第２の壁との間に、少なくとも一つ以上の開口部が形成されるように配置される第３の壁をさらに含む。

本発明の一実施形態において、前記第３の壁は、前記第１及び第２の壁と垂直に配置される。

本発明の一実施形態において、前記第３の壁は、所定の角度をなして、 前記第１及び第２の壁の間に配置される。

本発明の一実施形態において、前記第２の壁によって、前記開口部を介して空気が流出する前に流動する空間に形成される第３の流動部に、少なくとも一つの電気素子が配置される。

本発明の一実施形態において、前記流入部から延び、前記ハウジングの内部空間を分割するように配置される第４の壁をさらに含む。

本発明の一実施形態において、前記第２の壁は、前記流出部から所定の間隔をおいて配置される。

本発明の一実施形態において、前記第１の壁は、直線状であるか、または、ジグザグ状である。

このような本発明の一実施形態によれば、冷却装置のハウジングの内部に配置される電気素子の発熱量によって流動部を分離して、空気流量を調節することができるため、最適な放熱効果を得ることができ、流出部付近に、流動空間の流量と流速を調節する開口部を配置して、放熱を最適化し、電気素子の特性による出口の位置を決定することによって部品配置の最適化を実現することができる。

また、流動部を分離する壁を用いて、空気の流れに対する制御ができるようにする効果がある。

本発明の第１の実施形態に係るインバータ冷却装置の構造を概略的に説明するための平面図である。 図１の冷却装置を概念的に説明するための斜視図である。 図１の冷却装置を概念的に説明するための一側面図である。 図１の第３の流動部に電気素子を配置したことを示す一例示図である。 本発明の第２実施形態に係るインバータ冷却装置の構造を概略的に説明するための平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るインバータ冷却装置の構造を概略的に説明するための平面図である。 本発明の第４の実施形態に係るインバータ冷却装置の構造を概略的に説明するための平面図である。 本発明の第５の実施形態に係るインバータ冷却装置の構造を概略的に説明するための平面図である。

本発明は、様々な変更を加えることができ、種々の実施例を有することができ、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明に詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態について限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。

以下、添付の図面を参照して、本発明に係る好適な一実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインバータ冷却装置の構造を概略的に説明するための平面図であって、ハウジング１０の内部を上部からみた形態を示したものである。

図に示すように、本発明の冷却装置は、直方体状のハウジング１０の内部に配置され、ハウジング１０の一側に空気の流入部（ｉｎｌｅｔ）１１が、他側に空気の流出部（ｏｕｔｌｅｔ）１２が配置される。つまり、ハウジング１０の流入部１１を介して流入された空気は、ハウジング１０の内部を流動して電気素子を冷却し、流出部１２に排出される。

流入部１１には、例えば、ベントホール（ｖｅｎｔ ｈｏｌｅ）が設けられ、流出部１２には、例えば、冷却パン（ｃｏｏｌｉｎｇ ｐａｎ）が設けられるが、本発明は、これに限定されるものではない。つまり、流入部１１に冷却パンが設けられ、流出部１２にベントホールが設けられてもよい。または、流入部１１と流出部１２とに、それぞれ冷却パンが設けられ、空気の流れを制御することができる。

このとき、ベントホールは、外部に流出できるようにした空気の流動孔であって、空気を流入させる役割をするものであり、冷却パンは、空気を用いて、電子素子で発生する熱を外部に排出する装置である。

ハウジング１０の内部には、第１の壁２１が流入部１１から垂直に延び、ハウジング１０の内部を長手方向に分割するように配置される。第１の壁２１は、流入部１１から延び、ハウジング１０の長さよりも短く構成されてもよい。第１の壁２１は、空気が移動する第１の流動部Ａと、第２の流動部Ｂを形成する。

また、ハウジング１０の内部には、第２の壁２２が流出部１２から延び、ハウジングの内部を長手方向に分割するように配置される。第２の壁２２の位置は、流出部１２の位置及び大きさによって決められる。つまり、図１とは異なり、流出部１２の位置及び大きさが第１の流動部Ａに対応されれば、第１の壁２１と第２の壁２２は、一直線上に形成されてもよい。

また、第１の壁２１と第２の壁２２との間には、開口部Ｄ，Ｅを形成できるように、第１の壁２１と第２の壁２２とを連結する方式にて、第３の壁２３が配置されてもよい。本発明の一実施形態においては、第３の壁２３が一つ形成されているが、形成しようとする開口部Ｄ，Ｅの数によって複数の壁を形成することができることは、自明である。

第１の流動部Ａには、第１の電気素子３１が配置され、第２の流動部Ｂには、第２及び第３の電気素子３２，３３が配置される。第１の流動部Ａに配置される電気素子３１は、発熱量の多い電気素子であってもよい。例えば、第１の電気素子３１は、ヒートシンク（ｈｅａｔ ｓｉｎｋ）である。また、第２の流動部Ｂに配置される電気素子３２，３３は、第１の電気素子３１よりも発熱量の少ない電気素子であってもよい。例えば、第２及び第３の電気素子３２，３３は、それぞれ、キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、直流リアクター（ＤＣＬ）であってもよい。ただし、本発明の一実施形態においては、第２の流動部Ｂに２つの電気素子が配置される例を説明したが、その数に限定されるものではなく、電気素子の大きさ、発熱量など、様々な考慮によって、配置される電気素子の種類及びその数が決められる。

図２Ａは、図１の冷却装置を概念的に説明するための斜視図であり、図２Ｂは、図１の冷却装置を概念的に説明するための一側面図である。

図に示すように、第１の流動部Ａに配置される第１の電気素子３１は、発熱量が多いものであるため、下部に空気が流入できるように、ガイド３４の上部に配置される。ガイド３４は、第１の電気素子３１の下部で、第１の電気素子３１がハウジング１０の底部と一定の間隔を維持して配置されるようにし、一側にスロープ（ｓｌｏｐｅ）３５が形成されて、第１の流動部Ａを移動する空気が流動するようにする（図２ＢのＦ参照）。

以下、本発明の冷却装置の動作を説明する。
図１及び図２を参照すると、ハウジング１０の流入部１１を介して流入された空気は、第１の流動部Ａ及び第２の流動部Ｂに吸入される。第１の壁２１は、このような空気の流動を横方向に制御する。

このように、第１の流動部Ａ及び第２の流動部Ｂを流動する空気は、電子素子３１，３２，３３を冷却し、ハウジング１０の他側に配置された流出部１２を介して流出する。
第１の流動部Ａは、流入部１１から流入された空気が流出部１２を介して出て行く直線経路が形成され、空気の流れが集中する経路であることから、発熱量の多い電気素子３１が配置されることが好ましい。つまり、発熱量の多い電気素子３１が配置される第１の流動部Ａは、放熱効果の最大化のために、空気の流入と排出の距離が最短距離に設定される。

第２の流動部Ｂは、流入部１１から流入された空気が開口部Ｄ，Ｅを介して流出部１２に向けて形成されるものであって、第２及び第３の電気素子３２，３３を経て、第３の流動部Ｃで流動した後、開口部Ｄ，Ｅを介して流出部１２に排出される。

開口部Ｄ，Ｅの大きさは、流動調節による流量と流速を考慮して決定することができ、その形態は、ホールまたは面で構成されてもよい。つまり、例えば、第１〜第３の壁２１〜２３が一体に形成され、中間にホールからなる開口部Ｄ，Ｅが形成されてもよく、または、第１〜第３の壁２１〜２３が別個に形成され、面からなる開口部Ｄ，Ｅが形成されてもよい。

図１及び図２に示された本発明の一実施形態における冷却装置は、流入口１１及び流出口１２を基準に、第１の流動部Ａ及び第２の流動部Ｂは横方向に位置し、流入口１１を基準に、左側と右側とに分かれた構造である。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、第１の流動部Ａ及び第２の流動部Ｂが、上部と下部とに分けられてもよい。つまり、図１のような構造を９０度回転して、電気素子を配置することも可能である。

一方、第２の流動部Ｂで、電気素子３２，３３を冷却し流出される空気は、第３の流動部Ｃで流動し、開口部Ｄ，Ｅを介して流出部１２へ流出される。本発明の一実施形態において、第３の流動部Ｃに、第４の電気素子３６を配置してもよい。

図３は、図１の第３の流動部に電気素子を配置したことを示す一例示図である。図に示すように、第２の流動部Ｂを介して排出される空気は、第３の流動部Ｃで流動するため、第３の流動部Ｃに電気素子３６を配置することができる。これによって、冷却装置のハウジング１０の内部空間を最大限効率的に用い、その大きさを減らしながら、冷却性能を極大化することができる。

図４は、本発明の第２実施形態に係るインバータ冷却装置の構造を概略的に説明するための平面図である。

図に示すように、電子素子４１〜４３の発熱量を考慮して、第１の流動部Ａと第２の流動部Ｂを構成したものであって、流入部１１と流出部１２が一直線に配置される第１の流動部Ａに配置される電気素子４１，４２が、第２の流動部Ｂに配置される電気素子４３よりも発熱量が多い場合を示す。

本発明の第２の実施形態において、開口部Ｄ，Ｅは、流出部１２の方向を基準に、同一方向（Ｅ）と垂直方向（Ｄ）に形成することができる。つまり、第３の壁２３が、図１の第１の実施形態とは異なり、傾斜するように形成されず、第１の壁２１及び第２の壁２３と垂直方向に配置できる。
その他の構成要素の説明は、第１実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

図５は、本発明の第３の実施形態に係るインバータ冷却装置の構造を概略的に説明するための平面図であって、第２の実施形態において、第２の壁２２がハウジング１０と所定の間隔をおいて離れて、延びて、開口部Ｇを形成し、第３の壁２３は、第２の壁２２と接して配置され、第１の壁２１を向くように傾斜して配置される。

また、第３の実施形態では、図３のように、第３の流動部Ｃに電気素子４４が配置されてもよい。

このような構造で、開口部Ｄ，Ｇは、流出部１２に最も近接するように配置され、放熱の最大の効果を図ることができる。

図６は、本発明の第４の実施形態に係るインバータ冷却装置の構造を概略的に説明するための平面図であって、第１の壁２１と平行な第４の壁２４が配置され、第１〜第４流動部Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌを形成できることを示したものである。

このように、本発明の実施形態によれば、複数の壁が配置され、複数の流動部が形成でき、電子素子の個数に応じる様々な形状の構造が形成できる。ただし、本発明の実施形態が、図６で説明した壁の数に限定されるものではないことは、自明である。

図７は、本発明の第５の実施形態に係るインバータ冷却装置の構造を概略的に説明するための平面図であり、第１の壁２１の形状が空気の流動を円滑にするための構造である。

図７では、第１の壁２１の形状をジグザグ状に示したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ハウジング１０の大きさ、流出部１２の大きさなどを考慮して、様々な方式で形成することができる。

以上、本発明に係る実施例を説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な範囲の実施例が可能であることを理解することができるだろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、次の特許請求の範囲によって定められるべきである。

１０ ハウジング
１１ 流入部
１２ 流出部
２１ 第１の壁
２２ 第２の壁
Ｄ，Ｅ 開口部

Claims (17)

1. 一側に流入部が形成され、他側に流出部が形成されたハウジングと、
   前記流入部から延び、前記ハウジングの内部空間を分割するように配置される第１の壁と、
   前記流出部から延び、前記ハウジングの内部空間を分割するように配置される第２の壁と、を含み、
   前記第１の壁によって形成される第１の流動部及び第２の流動部に、少なくとも一つ以上の電気素子が配置されることを特徴とする冷却装置。
2. 前記第１の流動部は、前記流入部と前記流出部が一直線上に配置される経路を形成する、請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記第１の流動部に、前記少なくとも一つ以上の電気素子のうち、発熱量が最も大きい第１の電気素子が配置される、請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記第１の電気素子の下部で、前記第１の電気素子が、前記ハウジングの底部と一定の間隔を維持するように配置されるガイドをさらに含む、請求項３に記載の冷却装置。
5. 前記ガイドは、その一側に前記ハウジングの底部と連結されるスロープが形成される、請求項４に記載の冷却装置。
6. 前記流入部及び前記流出部のいずれか一つ以上に配置される冷却パンをさらに含む、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の冷却装置。
7. 前記冷却パンは、前記流入部と前記流出部が一直線上に配置される経路に配置される、請求項６に記載の冷却装置。
8. 前記第２の壁は、流出部の位置及び大きさによってその位置が決められる、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の冷却装置。
9. 前記第１の壁と、前記第２の壁との間に、少なくとも一つ以上の開口部が形成される、請求項８に記載の冷却装置。
10. 前記第１の壁と、前記第２の壁との間に、少なくとも一つ以上の開口部が形成されるように配置される第３の壁をさらに含む、請求項８または請求項９に記載の冷却装置。
11. 前記第３の壁は、前記第１及び第２の壁と垂直に配置される、請求項１０に記載の冷却装置。
12. 前記第３の壁は、所定の角度をなして、前記第１及び第２の壁の間に配置される、請求項１０に記載の冷却装置。
13. 前記第２の壁によって、前記開口部を介して空気が流出する前に流動する空間に形成される第３の流動部に、少なくとも一つの電気素子が配置される、請求項９乃至請求項１２のいずれか一項に記載の冷却装置。
14. 前記流入部から延び、前記ハウジングの内部空間を分割するように配置される第４の壁をさらに含む、請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の冷却装置。
15. 前記第２の壁は、前記流出部から所定の間隔をおいて配置される、請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の冷却装置。
16. 前記第１の壁は、直線状である、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の冷却装置。
17. 前記第１の壁は、ジグザグ状である、請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の冷却装置。

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