JP2016032367A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却効率を向上する。
【解決手段】インバータ１０は、筐体ベース１１ａと、筐体ベース１１ａの前側に配置され、電力変換回路を構成する複数の電子部品を収納する本体部１０Ａと、筐体ベース１１ａの後側に配置され、一端が冷却風の吸気口１２１に接続された第１ダクト１２０Ａと、ヒートシンクベース５１及びフィン５２を備え、ヒートシンクベース５１の板面方向が第１ダクト１２０Ａの延設方向に垂直となるように筐体ベース１１ａの後側に設置された第１ヒートシンク５０と、筐体ベース１１ａの後側においてヒートシンクベース５１に設置され、通電時に発熱するリアクトルＬとを有する。
【選択図】図４

Description

開示の実施形態は、電力変換装置に関する。

特許文献１には、複数の電子部品を有する本体部と冷却風が通風される風洞部とを有する電力変換装置が記載されている。

特開２０１２−２２８０１９号公報

上記電力変換装置において、冷却効率のさらなる向上を図る場合には、装置構成のさらなる最適化が要望される。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、冷却効率を向上できる電力変換装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、筐体ベースと、前記筐体ベースの一方側に配置され、電力変換回路を構成する複数の電子部品を収納する本体部と、前記筐体ベースの他方側に配置され、一端が冷却風の吸気口に接続された第１ダクトと、第１ヒートシンクベース及び第１フィンを備え、前記第１ヒートシンクベースの板面方向が前記第１ダクトの延設方向に垂直となるように前記筐体ベースの他方側に設置された第１ヒートシンクと、前記筐体ベースの他方側において前記第１ヒートシンクベースに設置され、通電時に発熱する第１発熱部品と、を有する電力変換装置が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、筐体ベースと、前記筐体ベースの一方側に配置され、電力変換回路を構成する複数の電子部品を収納する本体部と、前記筐体ベースの他方側に配置され、冷却風が通風されるダクトと、前記ダクトに設置され、ヒートシンクベース及びフィンを備えたヒートシンクと、前記筐体ベースの他方側において前記ヒートシンクベースに設置され、通電時に発熱する発熱部品と、前記ヒートシンクベースの板面方向に垂直な方向に沿って前記ヒートシンクに前記冷却風を当てる手段と、を有する電力変換装置が適用される。

本発明の電力変換装置によれば、冷却効率を向上できる。

一実施形態の電力変換システムの全体構成の一例を表すシステム構成図である。 インバータの各構成要素の配置構成の一例を表す斜視図である。 インバータの各構成要素の配置構成の一例を表す斜視図である。 インバータの各構成要素の配置構成の一例を表す模式的な平面図及び側断面図である。 コンデンサをヒートシンクで冷却する変形例における、インバータの各構成要素の配置構成の一例を表す模式的な平面図及び側断面図である。 パワーモジュールを第１ヒートシンクに設置する変形例における、インバータの各構成要素の配置構成の一例を表す模式的な平面図及び側断面図である。 ダクトを平面視略Ｌ字型とする変形例における、インバータの各構成要素の配置構成の一例を表す模式的な平面図及び側断面図である。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。また、図面中に注記された「前」「後」「左」「右」「上」「下」の方向は、本明細書中の説明において「前」「後」「左」「右」「上」「下」と記述される方向にそれぞれ対応する。但し、一実施形態の電力変換装置の各構成の位置関係は、「前」「後」「左」「右」「上」「下」の概念に限定されるものではない。

＜１．電力変換システムの全体構成＞
まず、図１を参照しつつ、本実施形態の電力変換システムの全体構成の一例について説明する。

図１に示すように、電力変換システム１は、電力変換装置の一例であるインバータ（ＤＣ−ＡＣコンバータ）１０と、インバータ１０に接続される、外部装置の一例である太陽電池アレイ２０とを有する。

太陽電池アレイ２０は、太陽光による光エネルギーを直接的に直流電力に変換してインバータ１０に供給する。この太陽電池アレイ２０は、相互接続された複数の太陽電池がパネル状に配列されて構成された太陽電池パネル（太陽電池モジュール）２０ａが複数枚配列されて構成され、例えば建屋の屋上等に設置される。そして、太陽電池アレイ２０は、直列に接続された複数枚の太陽電池パネル２０ａのブロックをストリングとして、１以上のストリングを有し、各ストリングごとにインバータ１０に接続され、各ストリングごとに直流電力をインバータ１０に供給する。

なお、本実施形態では、外部装置として太陽電池アレイ２０を用いる場合について説明するが、外部装置としては、電力変換装置に電力を供給可能な装置であればよく、太陽電池アレイ２０以外の外部装置を用いてもよい。例えば、外部装置として、燃料電池等の電池や風力発電機等の発電機等を用いてもよい。

インバータ１０は、太陽電池アレイ２０から各ストリングごとに入力される直流電力を所定の交流電力（例えば単相交流電力）に変換して系統電源３０に出力する。また、インバータ１０には、電気器具４０の電源接続用に端子（図示せず）が設けられており、この端子から電気器具４０に接続することにより、インバータ１０から電気器具４０に交流電力を出力可能である。

このインバータ１０は、筐体ベース１１ａ（後述の図４（ｂ）参照）と、筐体ベース１１ａの一方側の一例である前側に配置された本体部１０Ａと、筐体ベース１１ａの他方側の一例である後側に配置された風洞部１０Ｂとを有する。なお、本体部１０Ａと風洞部１０Ｂとの筐体ベース１１ａに対する位置関係を上記と反対にしてもよい。本体部１０Ａは、電力変換回路を構成する複数の電子部品（詳細は後述）と、これら複数の電子部品等を収納した本体ケース１３とを有する。風洞部１０Ｂは、冷却風が通風される風洞を形成するダクト１２０（後述の図２等参照）と、ダクト１２０等を収納したダクトケース１２とを有する。本実施形態では、ダクトケース１２及び本体ケース１３は、それぞれ略直方体状の形状を備えるが、他の形状であってもよい。つまり、ダクトケース１２及び本体ケース１３は、筐体１１を構成する。なお、筐体１１は、１つのケースで構成されてもよい。

ダクトケース１２の例えば外側四隅の近傍には、インバータ１０を壁面（図示せず）に取り付けるための取付ブラケット１８が設けられている。なお、図１以外の各図中では、取付ブラケット１８の図示が省略されている。

本体ケース１３には、閉じ状態とされた際に当該本体ケース１３内に配置された複数の電子部品を覆う、開閉可能なフェイスプレート１４が設けられている。フェイスプレート１４には、当該フェイスプレート１４の開閉操作を行うためのハンドル１５と、各種表示を行う表示部１６とが設けられている。

なお、本実施形態では、電力変換装置としてインバータ１０を用いる場合について説明するが、電力変換装置としては、入力される電力を所定の電力に変換可能な装置であればよく、インバータ１０以外の電力変換装置を用いてもよい。例えば、電力変換装置として、交流電力を直流電力に変換する装置（ＡＣ−ＤＣコンバータ）、直流電力を別の直流電力に変換する装置（ＤＣ−ＤＣコンバータ）、交流電力を別の交流電力に変換する装置（ＡＣ−ＡＣコンバータ）等を用いてもよい。

なお、上記で説明した電力変換システム１の全体構成は、あくまで一例であり、上記以外の構成であってもよい。

＜２．インバータの各構成要素の配置構成＞
次に、図２、図３、及び図４（ａ）（ｂ）を参照しつつ、インバータ１０の各構成要素の配置構成の一例について説明する。なお、図２中では、パワーモジュールを除く本体部１０Ａの各構成や筐体ベース１１ａの図示を省略している。また、図３中では、図２に示す構成からコンデンサや第２ヒートシンク等の図示を省略している。また、図４（ａ）は、図２に示す構成を模式的に図示した平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す構成を右方向から見た側断面図であり、これら図４（ａ）（ｂ）中では、冷却風の流れ方向の一例を太線矢印により模式的に図示している。

図２、図３、及び図４（ａ）（ｂ）において、上述のように、インバータ１０は、筐体ベース１１ａと、本体部１０Ａと、風洞部１０Ｂとを有する。本体部１０Ａは、筐体ベース１１ａの前側、風洞部１０Ｂは、筐体ベース１１ａの後側に区画して配置されている（図４（ａ）参照）。

（２−１．本体部）
本体部１０Ａは、上述のように、電力変換回路を構成する複数の電子部品と、フェイスプレート１４が設けられた本体ケース１３とを有する（図４（ｂ）参照）。

複数の電子部品としては、電力変換回路の一部を構成する電子部品であればよく、種類、数、通電時の発熱の有無等を含め特に限定されるものではない。但し、本実施形態では、複数の電子部品のうちに、通電時に発熱する第３発熱部品の一例であるパワーモジュールＰＭが例えば３つ含まれる場合について説明する。なお、パワーモジュールＰＭは、風洞ケース１２に収納される場合もある。

なお、各図中では、本体ケース１３に収納されたパワーモジュールＰＭ以外の電子部品の図示が省略されている。

パワーモジュールＰＭは、ＩＧＢＴ等の半導体素子で構成されたスイッチング素子を備え、入力される電力を所定の電力に変換して出力する。

（２−２．風洞部）
風洞部１０Ｂは、上述のように、ダクト１２０と、ダクトケース１２とを有する。さらに、風洞部１０Ｂは、ダクト１２０に設置された第１ヒートシンクの一例であるヒートシンク５０（以下「第１ヒートシンク５０」ともいう。）と、通電時に発熱する第１発熱部品の一例であるリアクトルＬとを有する。

（２−２−１．吸気口及び排気口）
ダクトケース１２は、四方の外周壁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄと、底板１２Ｅとを有し、前方が筐体ベース１１ａで塞がれている。

このダクトケース１２には、冷却風を外部から吸気する際の入口となる吸気口１２１と、冷却風を外部へ排気する際の出口となる２つの排気口１２２Ａ，１２２Ｂ（以下適宜「排気口１２２」と総称する。）とが形成されている。なお、ダクトケース１２には、吸気口１２１が２つ以上形成されてもよいし、排気口１２２が１つのみ又は３つ以上形成されてもよい。また、図１〜図３では排気口１２２Ａに排気口カバーを設けた場合を図示しているが、排気口カバーの構造は図示する例に限定されるものではなく、また排気口カバーを設けなくともよい。また、吸気口１２１にフィルタ等を設けてもよい。

本実施形態では、吸気口１２１は、ダクトケース１２の下側の外周壁１２Ａの例えば左右方向略中央部に形成されている。なお、吸気口１２１は、ダクトケース１２の下側以外の外周壁に形成されてもよい。また、排気口１２２Ａは、ダクトケース１２の右側の外周壁１２Ｂの例えば上下方向中央部よりも上側に形成され、排気口１２２Ｂは、ダクトケース１２の左側の外周壁１２Ｃにおける上記右側の外周壁１２Ｂの排気口１２２Ａと対向する位置に形成されている。なお、ダクトケース１２における排気口１２２Ａ，１２２Ｂの形成位置は、互いに対向しない位置であってもよい。また、排気口１２２Ａ，１２２Ｂは、ダクトケース１２の右側及び左側以外の外周壁に形成されてもよい。

ダクトケース１２内の排気口１２２Ａ，１２２Ｂ近傍には、それぞれ冷却風を外部へ排気するための排気ファン７５Ａ，７５Ｂ（以下適宜「排気ファン７５」と総称する。）が設置されている。なお、排気ファン７５を設置する代わりに、ダクトケース１２内の吸気口１２１近傍に、冷却風を外部から吸気するための吸気ファンを設置してもよい。

（２−２−２．ダクト）
ダクト１２０は、第１ダクト１２０Ａと、第２ダクト１２０Ｂとで構成されている。なお、ダクト１２０は、１つのみ又は３つ以上のダクトで構成されてもよい。

第１ダクト１２０Ａは、筐体ベース１１ａの一部と、底板１２Ｅの一部と、これらの間に配置された間仕切り壁１２ａ，１２ｂとにより構成され、両端が開口となっている。この第１ダクト１２０Ａは、その一端が吸気口１２１に接続され、上下方向に延設されている。つまり、第１ダクト１２０Ａの延設方向は、上下方向である。なお、第１ダクト１２０Ａの延設方向は、上下方向に限定されるものではなく、他の方向であってもよい。間仕切り壁１２ａ，１２ｂは、それぞれ、ダクトケース１２内において、吸気口１２１の右端部及び左端部から、排気口１２２Ａ，１２２Ｂの下端部に対応する上下方向位置よりも上側まで、上下方向に延設されている。したがって、第１ダクト１２０Ａの他端の開口１２３は、排気口１２２Ａ，１２２Ｂの下端部に対応する上下方向位置よりも上側に位置している。なお、間仕切り壁１２ａ，１２ｂはそれぞれ、排気口１２２Ａ，１２２Ｂの下端部に対応する上下方向位置まで延設されてもよい。

第２ダクト１２０Ｂは、上下方向に対し傾斜した方向に延設され、第１ダクト１２０Ａの他端に接続されている。本実施形態では、第２ダクト１２０Ｂは、上下方向に対し傾斜した方向の一例として、左右方向に延設されている。つまり、第２ダクト１２０Ｂの延設方向は、左右方向である。なお、第２ダクト１２０Ｂは、左右方向に対し傾斜した方向等に延設されてもよい。また、第２ダクト１２０Ｂは、その左右方向中間位置（例えば中央位置）に第１ダクト１２０Ａの他端が位置するように、第１ダクト１２０Ａの他端に接続されており、ダクト１２０は、全体として平面視略Ｔ字型となっている。なお、第２ダクト１２０Ｂは、その左端側又は右端側に第１ダクト１２０Ａの他端が位置するように、第１ダクト１２０Ａの他端に接続されてもよい。

この第２ダクト１２０Ｂは、筐体ベース１１ａの一部と、底板１２Ｅの一部と、これらの間に配置された間仕切り壁１２ｃ，１２ｄ，１２ｅとにより構成され、両端が開口となっている。そして、第２ダクト１２０Ｂは、その両端が排気口１２２Ａ，１２２Ｂに接続されている。なお、ダクトケース１２における排気口１２２の数を１つとする場合等には、第２ダクト１２０Ｂは、その一端が排気口１２２に接続され、その他端が閉塞されればよい。間仕切り壁１２ｃ，１２ｄは、それぞれ、ダクトケース１２内において、排気口１２２Ｂ，１２２Ａの各々の下端部近傍から、間仕切り壁１２ｂ，１２ａの各々の上下方向中間部に亘って、左右方向に延設されている。間仕切り壁１２ｅは、ダクトケース１２内において、排気口１２２Ａ，１２２Ｂの各々の上端部近傍間に亘って、左右方向に延設されている。

（２−２−３．第１ヒートシンク及びリアクトル）
第１ヒートシンク５０は、第１ヒートシンクベースの一例であるヒートシンクベース５１と、第１フィンの一例である複数のフィン５２とを備える。フィン５２は、ヒートシンクベース５１の一方側の表面からその板面方向と垂直な方向に突出する。ヒートシンクベース５１の他方側の表面には、上記リアクトルＬがダクトケース１２内に位置するように設置されている。そして、第１ヒートシンク５０は、複数のフィン５２がダクト１２０内に位置し、ヒートシンクベース５１の板面方向が上下方向と垂直となるように、ダクトケース１２内に設置されている。つまり、ヒートシンクベース５１の板面方向は、上下方向と垂直な面方向であり、複数のフィン５２は、ヒートシンクベース５１の一方側の表面から上下方向に突出している。つまり、フィン５２の突出方向は、上下方向であり、フィン５２の板面方向は、前後方向と垂直な面方向である。そして、第１ヒートシンク５０は、ダクトケース１２内において上下方向に沿って冷却風が当たる位置に設置されている。つまり、上下方向に沿って第１ヒートシンク５０に冷却風を当てることを可能とした、第１ダクト１２０Ａ及び第１ヒートシンク５０の構成は、ヒートシンクベースの板面方向と垂直な方向に沿ってヒートシンクに冷却風を当てる手段の一例に相当する。

なお、上記第１ヒートシンク５０に設置される発熱部品としては、通電時に発熱する電子部品であれば、種類、数等を含め特に限定されるものではない。但し、本実施形態では、コイル状の部品の一例であるリアクトルＬが例えば３つ設置される場合について説明する。なお、リアクトルＬ以外のコイル状の部品（例えばトランス等）が設置されたり、コイル状以外の電子部品（例えばパワーモジュールＰＭ等）が設置されてもよい。リアクトルＬは、例えば巻線の軸方向を上下方向として、巻線を保護するための保護カバーがヒートシンクベース５１の他方側の表面に例えばネジ止めされて設置されている。なお、リアクトルＬは、例えば巻線の軸方向を左右方向として、巻線の端面が（直接的に又は伝熱板を介して）ヒートシンクベース５１の他方側の表面に接触するように設置されてもよい。

第１ヒートシンク５０は、複数のフィン５２が第２ダクト１２０Ｂ内に位置し、ヒートシンクベース５１に設置されたリアクトルＬが第２ダクト１２０Ｂ外に位置するように、第２ダクト１２０Ｂの第１ダクト１２０Ａとの接続部１２８近傍に設置されている。

具体的には、ダクトケース１２内の第２ダクト１２０Ｂの外部、この例では上側には、筐体ベース１１ａの一部と、底板１２Ｅの一部と、右側の外周壁１２Ｂの一部と、左側の外周壁１２Ｃの一部と、上記間仕切り壁１２ｅとより、リアクトルＬが収納される収納スペース１２５が形成されている。なお、ダクトケース１２内における収納スペース１２５の位置は、第２ダクト１２０Ｂの上側に限定されるものではなく、他の位置であってもよい。また、ダクトケース１２内に収納スペース１２５を必ずしも形成しなくともよい。そして、第１ヒートシンク５０は、複数のフィン５２が第２ダクト１２０Ｂ内に位置し、リアクトルＬが設置されたヒートシンクベース５１が間仕切り壁１２ｅの開口（図示せず）を塞ぐように間仕切り壁１２ｅの上面に設置されている。

また、複数のフィン５２は、第１ダクト１２０Ａの開口１２３に対応する部分５２０（以下「開口対応部５２０」ともいう。）と、開口１２３の外側に対応する部分５２３（以下「開口外対応部５２３」ともいう。）とに区分される。

開口外対応部５２３は、開口対応部５２０よりも突出高さが高い部分５２４（以下「第１開口非対応部５２４」ともいう。）を開口対応部５２０側に備え、突出高さが変化する部分５２５（以下「第２開口非対応部５２５」ともいう。）を開口対応部５２０と反対側に備える。つまり、開口外対応部５２３の開口対応部５２０と反対側の端部は、突出高さが当該端部側に向けて次第に小さくなるように傾斜している。なお、開口外対応部５２３は、全域に亘って開口対応部５２０よりも突出高さが高く形成されてもよい。あるいは、開口外対応部５２３は、開口対応部５２０と突出高さが等しく形成されたり、開口対応部５２０よりも突出高さが低く形成されてもよい。

開口対応部５２０は、その左右方向略中央の部分５２２（以下「第１開口対応部５２２」ともいう。）の突出高さが、その他の部分５２１（以下「第２開口対応部５２１」ともいう。）よりも低くなっている。なお、開口対応部５２０は、その左右方向略中央部分で分断されてもよい。あるいは、開口対応部５２０は、全域に亘って突出高さが等しく形成されてもよい。そして、ヒートシンクベース５１の第１開口対応部５２２に対応する位置には、仕切板７０が、その板面方向が左右方向と垂直になり、第１ダクト１２０Ａの開口１２３を二分するように、上下方向においてフィン５２と重複して設置されている。なお、仕切板７０の設置位置は、第２ダクト１２０Ｂ内における第１ダクト１２０Ａの開口１２３を二分することが可能な位置であればよく、上記位置に限定されるものではない。また、仕切板７０は、必ずしも設置しなくともよい。

（２−２−４．第２ヒートシンク）
また、第１ダクト１２０Ａには、第２ヒートシンクの一例であるヒートシンク６０（以下「第２ヒートシンク６０」ともいう。）が設置されている。なお、例えばパワーモジュールＰＭを風洞部１０Ｂに設ける場合等には、第１ダクト１２０Ａに第２ヒートシンク６０を設置しなくてもよい。第２ヒートシンク６０は、第２ヒートシンクベースの一例であるヒートシンクベース６１と、第２フィンの一例である複数のフィン６２とを備える。フィン６２は、ヒートシンクベース６１の一方側の表面からその板面方向と垂直な方向に突出する。ヒートシンクベース６１の他方側の表面には、上記パワーモジュールＰＭが本体ケース１３内に位置するように例えば３つ設置されている。そして、第２ヒートシンク６０は、複数のフィン６２が第１ダクト１２０Ａ内に位置し、パワーモジュールＰＭが設置されたヒートシンクベース６１が筐体ベース１１ａの開口（図示せず）を塞ぎ、且つヒートシンクベース６１の板面方向が前後方向と垂直となるように、第１ダクト１２０Ａに設置されている。この際、複数のフィン６２の板面方向は、左右方向と垂直な面方向となっている。

また、図３及び図４（ｂ）に示すように、第１ダクト１２０Ａ内において上記第２ヒートシンク６０のフィン６２と吸気口１２１との間、つまりフィン６２の下側には、冷却風の風向きを部分的に偏向させる偏向部材８０が設置されている。偏向部材８０は、例えば板部材を２箇所で屈曲させて成形されており、上下方向に沿って延設された第１板部８１と、第１板部８１から斜め前方に傾斜して延設された第２板部８２と、上下方向に沿って延設された第３板部８３とを有する。第１板部８１は、例えば溶接等により底板１２Ｅに固定される。このような構成により、偏向部材８０は、図４（ｂ）に示すように配置されたコンデンサＣの後側からの冷却風の風向きを部分的に前向きに偏向させる。

なお、偏向部材８０の構造は上記に限定されるものではない。また、冷却風の風向きを偏向させる必要性がない場合等には、第１ダクト１２０Ａ内に偏向部材８０が設置されなくてもよい。また、偏向部材８０による冷却風の風向きの偏向方向は、第１ダクト１２０Ａ内での発熱部品やヒートシンクの配置態様等に応じて適宜変更されてもよい。

（２−２−５．コンデンサ）
また、筐体１１には、通電時に発熱する第２発熱部品の一例であるコンデンサＣが、その少なくとも一部が第１ダクト１２０Ａ内に位置するように、設置されている。なお、第１ダクト１２０Ａに設置される発熱部品としては、通電時に発熱する電子部品であれば、種類、数等を含め特に限定されるものではない。但し、本実施形態では、円筒型のコンデンサＣが例えば４つ設置される場合について説明する。コンデンサＣは、コンデンサカバーに覆われ、端子が配置された一端部が本体ケース１３内に位置し、それ以外の部分が第１ダクト１２０Ａ内に位置するように、設置されている。具体的には、コンデンサＣは、第１ダクト１２０Ａ内において、上記第２ヒートシンク６０よりも冷却風の流れ方向上流側、つまり第２ヒートシンク６０よりも下側に、設置されている。なお、コンデンサＣは、第１ダクト１２０Ａ内において、第２ヒートシンク６０よりも冷却風の流れ方向下流側、つまり第２ヒートシンク６０よりも上側に、設置されてもよい。

（２−２−６．発熱部品の配置順序）
ここで、上記パワーモジュールＰＭ、リアクトルＬ、及びコンデンサＣ間での耐熱温度及び発熱量の関係の一例について説明する。すなわち、パワーモジュールＰＭ、リアクトルＬ、及びコンデンサＣ間では、リアクトルＬ、パワーモジュールＰＭ、コンデンサＣの順に、耐熱温度が高くなっている。また、パワーモジュールＰＭ、リアクトルＬ、及びコンデンサＣ間では、パワーモジュールＰＭ、リアクトルＬ、及びコンデンサＣの順に、発熱量が多くなっている。

本実施形態では、上述のように、第１ダクト１２０Ａには、パワーモジュールＰＭが設置された第２ヒートシンク６０が設置されると共に、第２ヒートシンク６０よりも冷却風の流れ方向上流側にコンデンサＣが設置され、第２ダクト１２０Ｂには、リアクトルＬが設置された第１ヒートシンク５０が設置されている。すなわち、パワーモジュールＰＭ、リアクトルＬ、及びコンデンサＣ間では、冷却風の流れ方向上流側から下流側に向けて上記の耐熱温度が低い部品から順に、つまり、コンデンサＣ、パワーモジュールＰＭ、リアクトルＬの順に、配置されている。なお、パワーモジュールＰＭ、リアクトルＬ、及びコンデンサＣ間での配置の順番は、冷却風の流れ方向上流側から下流側に向けて耐熱温度が低い部品から順に配置する場合に限定されるものではなく、冷却風の流れ方向上流側から下流側に向けて発熱量が多い部品から順に配置する等してもよい。

なお、上記で説明したインバータ１０の各構成要素の配置構成は、あくまで一例であり、上記以外の配置構成であってもよい。

＜３．本実施形態による効果＞
以上説明したように、本実施形態のインバータ１０では、筐体ベース１１ａの前側に、複数の電子部品を収納する本体部１３が配置されている。また、筐体ベース１１ａの後側には、第１ダクト１２０Ａが配置されると共に、リアクトルＬが設置されたヒートシンクベース５１の板面方向が第１ダクト１２０Ａの延設方向に垂直となるように、第１ヒートシンク５０が設置されている。これにより、複数の電子部品を収納する本体部１３とリアクトルＬが配置される風洞部１２とを筐体ベース１１ａにより区画することができるので、電子部品をリアクトルＬの熱から保護することができる。また上記構成により、吸気口１２１より吸い込まれ第１ダクト１２０Ａ内を流れた冷却風を、ヒートシンクベース５１の板面方向に垂直な方向に沿って第１ヒートシンク５０に当てることができる。これにより、例えば第１ヒートシンク５０に対し冷却風を板面方向に平行な方向に沿って流す場合に比べて、リアクトルＬの冷却効率を向上できる。

また、本実施形態では特に、第１ダクト１２０Ａには、ヒートシンクベース６１の板面方向が第１ダクト１２０Ａの延設方向に平行となり、且つフィン６２が第１ダクト１２０Ａ内に位置するように、第２ヒートシンク６０が設置されている。これにより、第１ヒートシンク５０の上流側においてリアクトルＬとは別の発熱部品であるパワーモジュールＰＭを第２ヒートシンク６０により冷却することができる。このようにして、第１ダクト１２０Ａを流れる冷却風を無駄なく有効活用できるので、冷却効率をさらに向上できる。

また、本実施形態では特に、筐体ベース１１ａの後側に、第１ダクト１２０Ａの延設方向に対して傾斜した方向に延設されると共に、第１ダクト１２０Ａの他端に接続され両端が排気口１２２Ａ，１２２Ｂに接続された第２ダクト１２０Ｂが配置されている。そして、第１ヒートシンク５０が、フィン５２が第２ダクト１２０Ｂ内に位置し、リアクトルＬが第２ダクト１２０Ｂ外に位置するように、接続部１２８近傍に設置される。これにより、第１ダクト１２０Ａと第２ダクト１２０Ｂとの接続部１２８において冷却風の風向きを偏向させる位置に第１ヒートシンク５０を配置できるので、リアクトルＬの冷却効率を向上できる。

また上記構成により、リアクトルＬの設置スペースである収納スペース１２５と冷却風の通風スペースである第２ダクト１２０Ｂとを区画することができるので、リアクトルＬを外気より保護することができる。具体的には、例えばインバータ１０を海岸近くに設置したような場合に、塩分を多く含む外気によるリアクトルＬの腐食を抑制できる。また、リアクトルＬは、発熱量が比較的大きな発熱部品であるが、第１ヒートシンク５０への伝熱性はパワーモジュールＰＭに比べて低い。そこで、第１ヒートシンク５０については、前述のようにヒートシンクベース５１の板面方向に垂直な方向から冷却風を当てることにより、冷却効率を向上させる一方、リアクトルＬは耐熱温度が比較的高いことから、筐体ベース１１ａの後側の収納スペース１２５に密閉して収納することにより、電子部品をリアクトルＬの熱から保護することができる。

また、本実施形態では特に、ヒートシンクベース５１から第１ダクト１２０Ａの延設方向に突出する複数のフィン５２が、第１ダクト１２０Ａの開口１２３に対応する部分５２０よりも突出高さが高い部分５２４を開口１２３の外側に対応する部分５２３に有する。これにより、冷却風が第１ヒートシンク５０に当たる部分での乱流の発生を抑制し、風向きの偏向をスムーズにして、風量が減少するのを抑制できる。

また、本実施形態では特に、第２ダクト１２０Ｂ内に第１ダクト１２０Ａの開口１２３を二分するように、板面方向がフィン５２の板面方向と垂直な仕切板７０が設置されている。これにより、冷却風が第１ヒートシンク５０に当たる部分での冷却風の分岐を促進できるので、乱流の発生を抑制し、風量が減少するのを抑制できる。

また、本実施形態では特に、複数のフィン５２が、第１ダクト１２０Ａの開口１２３に対応する部分５２０において、仕切板７０に対応する部分５２２の突出高さが他の部分５２１よりも低くなっている。これにより、フィン５２の突出方向において当該フィン５２と重複するように仕切板７０を設置することができるので、インバータ１０の第１ダクト１２０Ａの延設方向の寸法を小型化できる。

また、本実施形態では特に、排気口１２２Ａ，１２２Ｂ近傍に、冷却風を排気する排気ファン７５Ａ，７５Ｂが設置されている。これにより、例えば吸気口１２１に吸気ファンを設置する場合に比べて、冷却風がヒートシンク５０，６０やコンデンサＣ等に当たる際に生じる乱流を抑制でき、風量の減少を抑制できる。

また、本実施形態では特に、リアクトルＬ、コンデンサＣ、及びパワーモジュールＰＭが、冷却風の流れ方向上流側から下流側に向けて耐熱温度が低い部品から順に配置される。つまり、耐熱温度は部品の寿命に影響する（特にコンデンサＣ等の部品は耐熱温度が比較的低く、使用温度が部品の寿命に大きく影響する）ことから、放熱量が大きい（冷却能力が高い）上流側ほど耐熱温度が低い部品を配置することにより、各発熱部品を耐熱温度以下で使用することが可能となり、部品の寿命（この例では特にコンデンサＣの寿命）を長くすることができる。

また、本実施形態では特に、冷却風の風向きを部分的に偏向させる偏向部材８０が、第１ダクト１２０Ａ内において第２ヒートシンク６０のフィン６２の吸気口１２１側に設置されている。これにより、偏向部材８０の下流側に位置する第２ヒートシンク６０のフィン６２に対し冷却風を集中させて当てることができるので、冷却効率をさらに向上できる。特に、コンデンサＣの後側の空隙を流れた冷却風はそのまま第２ヒートシンク６０の後側の空隙に流れやすく、そのままでは冷却に寄与しないこととなるため、偏向部材８０を底板１２Ｅ側に設置することにより、冷却風を有効活用できる。

また、本実施形態では特に、第１ダクト１０Ａには、冷却風の流れ方向上流側から順に、コンデンサＣ、及び、パワーモジュールＰＭが設置された第２ヒートシンク６０が設置されている。これにより、コンデンサＣの寿命を長く保ちつつ、発熱量が最も大きなパワーモジュールＰＭについては第２ヒートシンク６０を用いて効率的に冷却できる。

＜４．変形例等＞
なお、実施形態は、上記内容に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。

（４−１．コンデンサをヒートシンクで冷却する場合）
上記実施形態では、コンデンサＣの一部をダクトケース１２に収納して冷却風で直接冷却する場合を例に挙げて説明したが、コンデンサＣを本体ケース１３に収納してヒートシンクを用いて冷却してもよい。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、本変形例では、第１ダクト１２０Ａにおいて、第２ヒートシンク６０よりも冷却風の流れ方向上流側、つまり第２ヒートシンク６０よりも下側に、第２ヒートシンクの一例であるヒートシンク９０（以下「第２ヒートシンク９０」という。）が設置されている。

第２ヒートシンク９０は、第２ヒートシンクベースの一例であるヒートシンクベース９１と、第２フィンの一例である複数のフィン９２とを備える。フィン９２は、ヒートシンクベース９１の一方側の表面からその板面方向と垂直な方向に突出する。ヒートシンクベース９１の他方側の表面には、例えば平板型のコンデンサＣ′が本体ケース１３内に位置するように例えば４つ設置されている。そして、第２ヒートシンク９０は、複数のフィン９２が第１ダクト１２０Ａ内に位置し、コンデンサＣ′が設置されたヒートシンクベース９１が筐体ベース１１ａの開口（図示せず）を塞ぎ、且つヒートシンクベース９１の板面方向が前後方向と垂直となるように、第１ダクト１２０Ａにおいて第２ヒートシンク６０よりも下側に設置されている。この際、複数のフィン９２の板面方向は、左右方向と垂直な面方向となっている。

本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（４−２．パワーモジュールを第１ヒートシンク５０に設置する場合）
上記実施形態では、電力変換装置であるインバータ１０がリアクトルＬを備える場合について説明したが、リアクトルＬを備えない電力変換装置も考えられる。この場合には、リアクトルＬに代えてパワーモジュールＰＭを第１ヒートシンク５０に設置してもよい。

図６（ａ）（ｂ）に示すように、本変形例では、例えば３つのパワーモジュールＰＭが、第１ヒートシンク５０のヒートシンクベース５１に設置されることで、収納スペース１２５内に配置されている。つまり、本変形例では、上記実施形態と異なり、本体ケース１３にはパワーモジュールＰＭが収納されておらず、また第１ダクト１２０Ａには第２ヒートシンク６０が設置されておらず、さらに収納スペース１２５にはリアクトルＬに代えてパワーモジュールＰＭが配置されている。

本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（４−３．ダクトを平面視略Ｌ字型とする場合）
上記実施形態では、ダクト１２０が全体として平面視略Ｔ字型となっていた場合を例に挙げて説明したが、ダクトを全体として平面視略Ｌ字型としてもよい。

図７（ａ）（ｂ）に示すように、本変形例では、上記実施形態と異なり、ダクトケース１２には、吸気口１２１と、排気口１２２Ａとが形成され、排気口１２２Ｂは形成されておらず、また排気ファン７５Ｂも設置されていない。

そして、第２ダクト１２０Ｂ′は、その左端側に第１ダクト１２０Ａの他端が位置するように、第１ダクト１２０Ａの他端に接続されており、ダクト１２０′は、全体として平面視略Ｌ字型となっている。この第２ダクト１２０Ｂ′は、筐体ベース１１ａの一部と、底板１２Ｅの一部と、これらの間に配置された間仕切り壁１２ｃ，１２ｅ′とにより構成され、一端（この例では右端）が開口となっている。そして、第２ダクト１２０Ｂ′は、その右端が排気口１２２Ａに接続され、その左端が閉塞されている。そして、第１ヒートシンク５０′は、第１フィンの一例である複数のフィン５２′が第２ダクト１２０Ｂ′内に位置し、リアクトルＬが例えば２つ設置された第１ヒートシンクベースの一例であるヒートシンクベース５１′が間仕切り壁１２ｅ′の開口（図示せず）を塞ぐように間仕切り壁１２ｅ′の上面に設置されている。

本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（４−４．その他）
なお、以上においては、ダクトケース１２の風洞が第１ダクト１２０Ａと第２ダクト１２０Ｂ等との２つのダクトで形成される構成される場合について説明したが、ダクトケース１２の風洞は、１つのダクトで形成されてもよい。

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用してもよい。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０ インバータ（電力変換装置の一例）
１０Ａ 本体部
１１ａ 筐体ベース
５０ 第１ヒートシンク
５１ ヒートシンクベース（第１ヒートシンクベースの一例）
５２ フィン（第１フィンの一例）
６０ 第２ヒートシンク
６１ ヒートシンクベース（第２ヒートシンクベースの一例）
６２ フィン（第２フィンの一例）
７０ 仕切板
７５Ａ 排気ファン
７５Ｂ 排気ファン
８０ 偏向部材
１２０ ダクト
１２０Ａ 第１ダクト
１２０Ｂ 第２ダクト
１２１ 吸気口
１２２Ａ 排気口
１２２Ｂ 排気口
１２３ 開口
１２８ 接続部
Ｃ コンデンサ（第２発熱部品の一例）
Ｌ リアクトル（第１発熱部品の一例、コイル状の部品の一例）
ＰＭ パワーモジュール（第３発熱部品の一例）

Claims (13)

1. 筐体ベースと、
   前記筐体ベースの一方側に配置され、電力変換回路を構成する複数の電子部品を収納する本体部と、
   前記筐体ベースの他方側に配置され、一端が冷却風の吸気口に接続された第１ダクトと、
   第１ヒートシンクベース及び第１フィンを備え、前記第１ヒートシンクベースの板面方向が前記第１ダクトの延設方向に垂直となるように前記筐体ベースの他方側に設置された第１ヒートシンクと、
   前記筐体ベースの他方側において前記第１ヒートシンクベースに設置され、通電時に発熱する第１発熱部品と、
   を有することを特徴とする電力変換装置。
2. 第２ヒートシンクベース及び第２フィンを備え、前記第２ヒートシンクベースの板面方向が前記第１ダクトの延設方向に平行且つ前記第２フィンが前記第１ダクト内に位置するように、前記第１ダクトに設置された第２ヒートシンクをさらに有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記筐体ベースの他方側において、前記第１ダクトの延設方向に対して傾斜した方向に延設されると共に前記第１ダクトの他端に接続され、一端又は両端が前記冷却風の排気口に接続された第２ダクトをさらに有し、
   前記第１ヒートシンクは、
   前記第１フィンが前記第２ダクト内に位置し、前記第１発熱部品が前記第２ダクト外に位置するように、前記第２ダクトの前記第１ダクトとの接続部近傍に設置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記第１ヒートシンクは、
   前記第１ヒートシンクベースから前記第１ダクトの延設方向に突出する複数の前記第１フィンを有し、
   前記複数の第１フィンは、
   前記第１ダクトの前記他端の開口に対応する部分よりも突出高さが高い部分を前記開口の外側に対応する部分に有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記複数の第１フィンは、
   前記第１ダクトの前記開口に対応する部分において、他の部分よりも突出高さが低い部分を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記排気口を両端に有する前記第２ダクト内に前記第１ダクトの前記開口を二分するように設置され、板面方向が前記第１フィンの板面方向と垂直な仕切板をさらに有する
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の電力変換装置。
7. 前記複数の第１フィンは、
   前記第１ダクトの前記開口に対応する部分において、前記仕切板に対応する部分の突出高さが他の部分よりも低い
   ことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記排気口近傍に設置され、前記冷却風を排気するように構成された排気ファンをさらに有する
   ことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
9. 少なくとも一部が前記第１ダクト内に位置するように設置され、通電時に発熱する第２発熱部品と、
   前記本体部において前記第２ヒートシンクベースに設置され、通電時に発熱する第３発熱部品と、をさらに有し、
   前記第１発熱部品、前記第２発熱部品及び前記第３発熱部品は、
   前記冷却風の流れ方向上流側から下流側に向けて耐熱温度が低い部品から順に配置される
   ことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
10. 前記第１ダクト内において前記第２ヒートシンクの前記第２フィンと前記吸気口との間に設置され、前記冷却風の風向きを部分的に偏向させる偏向部材をさらに有する
    ことを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。
11. 前記第１ダクトには、
    前記冷却風の流れ方向上流側から順に、前記第２発熱部品であるコンデンサ、及び、前記第３発熱部品であるパワーモジュールが設置された第２ヒートシンクが設置される
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の電力変換装置。
12. 前記第１発熱部品は、
    コイル状の部品である
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
13. 前記第１発熱部品は、
    リアクトルである
    ことを特徴とする請求項１２に記載の電力変換装置。

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