JP2016073201A - インバータ放熱装置及びインバータ - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ放熱装置及びインバータが提供される。【解決手段】インバータ放熱装置は、遠心ファン、第１放熱器、第２放熱器及び空気流路を含んでいる。第１空気出口は、空気流路の一端に配置され、第２空気出口は、空気流路の他端に配置されている。第１放熱器は、空気流路内に配置され、第１空気出口と連通している。第２放熱器は、空気流路内に配置され、第２空気出口と連通している。遠心ファンは、空気流路内に配置され、第１放熱器と第２放熱器との間に配置されている。遠心ファンにサイズが一致する空気入口が、空気流路に配置されている。第１開口部が、空気流路に配置されており、第２開口部が、空気流路に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、インバータの技術分野に関し、特にインバータ放熱装置及びインバータに関する。

空冷インバータは、一般に、図１に示すように、一端に空気入口及び他端に空気出口を有する単方向の直線的な空気流路を介して放熱する。軸流ファンは、空気流路の空気入口に配置されている。低温空気は、軸流ファンにより空気流路内に送風され、熱交換を行うために第一放熱器及び第二放熱器を通って流れる。熱交換の後、高温空気は、空気流路の空気出口を通って流出し、それによって「引き込み空冷」を実現する。具体的には、「吸い込み空冷」を実現するために、軸流ファンは空気流路の空気出口に配置される可能性がある。

少なくとも２つの放熱器は単方向の直線的な空気流路内に設けられているので、単方向の直線的な空気流路（空気入口から空気出口までの距離）の長さが長く、それは単方向の直線的な空気流路の間に大きな圧力損失をもたらすとともに、ファンに大きな負荷をもたらし、それによってファンの耐用年数が減少する。

単方向の直線的な空気流路内の放熱器は、空気流れ方向における上流側及び下流側に配置されている。上流側放熱器を流れる空気は低温空気であり、下流側放熱器を流れる空気の大部分は上流側放熱器から排出される高温空気である。このように、下流側放熱器は十分に放熱しない。高温空気が連続的に下流側放熱器を流れると、下流側放熱器の放熱効果はますます悪化し、下流側放熱器自体の温度はますます高くなり、それによって下流側放熱器と上流側放熱器との間に大きな温度差が生じ、放熱器を含むインバータの性能を低下させる。

上記の技術的課題を解決するために、インバータ放熱装置及びインバータは、遠心ファンの耐用年数を延長するため、放熱器（ヒートラジエータ）を流れる高温空気流れに起因する放熱器の悪い放熱効果の問題を解決するため、及び放熱器を含むインバータの性能を向上させるための本開示の実施形態によって、提供される。

遠心ファン、第１放熱器、第１放熱器、及び空気流路を含むインバータ放熱装置であって、
第１空気出口が前記空気流路の一端に配置されるとともに、第２空気出口が前記空気流路の他端に配置されており、
前記第１放熱器は、前記空気流路内に配置されるとともに、前記第１空気出口と連通しており、
前記第２放熱器は、前記空気流路内に配置されるとともに、前記第２空気出口と連通しており、
前記遠心ファンは、前記空気流路内に配置されるとともに、前記第１放熱器と前記第２放熱器との間に配置されており、
前記遠心ファンに大きさが一致する空気入口が、前記空気流路に配置されており、
第１開口部が前記空気流路に配置されており、前記インバータ放熱装置を備えるインバータの第１発熱要素（第１発熱体）が、前記第１開口部を介して前記第１放熱器に組み付けられており、
第２開口部が前記空気流路に配置されており、前記インバータ放熱装置を備えるインバータの第２発熱要素（第２発熱体）が、前記第２開口部を介して前記第２放熱器に組み付けられているインバータ放熱装置、が提供される。

好ましくは、前記空気流路は、空気流路背板及びＵ字状溝を含んでいてもよく、前記空気流路背板は、前記Ｕ字状溝に組み付けられていてもよい。

好ましくは、前記第１放熱器及び前記第２放熱器は、前記空気流路背板上の異なる部位に固定的に組み付けられていてもよく、前記遠心ファンは、前記Ｕ字状溝に固定的に組み付けられていてもよい。

好ましくは、インバータ放熱装置は、第３空気出口及び第４空気出口を含んでいてもよく、
前記第３空気出口は、前記空気流路の第１側面に配置されるとともに、前記遠心ファンに大きさが一致していてもよく、
前記第４空気出口は、前記空気流路における前記第１側面の反対側の第２側面に配置されるとともに、前記遠心ファンに大きさが一致していてもよい。

第１発熱要素と、第２発熱要素と、上記のインバータ放熱装置とを含むインバータであって、
前記第１発熱要素は、前記インバータ放熱装置の前記空気流路に配置された前記第１開口部を介して、前記インバータ放熱装置の前記第１放熱器に組み付けられており、
前記第２発熱要素は、前記インバータ放熱装置の前記空気流路に配置された前記第２開口部を介して、前記インバータ放熱装置の前記第２放熱器に組み付けられているインバータが提供される。

好ましくは、前記第１発熱要素は、前記インバータ放熱装置の前記空気流路に配置された前記第１開口部を介して第１放熱基板に組み付けられていてもよく、前記第１放熱基板は前記第１放熱器の放熱基板であってもよく、
前記第２発熱要素は、前記インバータ放熱装置の前記空気流路に配置された前記第２開口部を介して第２放熱基板に組み付けられていてもよく、前記第２放熱基板は前記第２放熱器の放熱基板であってもよい。

好ましくは、熱伝導シリコーンが、前記第１発熱要素と前記第１放熱基板との接触面にコーティングされていてもよく、
熱伝導シリコーンが、前記第２発熱要素と前記第２放熱基板との接触面にコーティングされていてもよい。

好ましくは、インバータは、さらに、第３発熱要素（第３発熱体）及び第４発熱要素（第４発熱体）を含んでいてもよく、
前記第３発熱要素は、前記インバータ放熱装置の前記第３空気出口の上方に配置されていてもよく、
前記第４発熱要素は、前記インバータ放熱装置の前記第４空気出口の下方に配置されていてもよい。

好ましくは、インバータは、さらに、前記第３発熱要素に対向する通気孔の第１列と、
前記第４発熱要素に対向する通気孔の第２列とを含んでいてもよい。

従来技術と比較して、本開示は、以下の有利な効果を有している。

本開示では、遠心ファンは２つの放熱器の間に配置され、第１放熱器は第１空気出口と連通しており、第２放熱器は第２空気出口と連通しており、そして、空気が空気流路の中央部に吸い込まれ、空気流路の両端から流出される。従って、空気流路の長さ（すなわち、空気入口から空気出口までの距離）が短くなる、そして、空気が空気流路の２つの空気出口を同時に通って流れるため、空気流路の幅が増大し、これにより、空気流路の圧力損失を低減し、遠心ファンの負荷を軽減し、遠心ファンの耐用年数を延長する。

空気は、空気流路の中央部に吸い込まれ、空気流路の両端から流出しているので、空気流路内の２つの放熱器のそれぞれを通って流れる空気は低温空気であり、放熱器を流れる高温空気に起因する放熱器の悪い放熱効果の問題が解決される。放熱器自体の温度が高すぎる問題、及び、空気流路内の放熱器を継続的に流れる高温空気に起因してますます悪化する放熱効果の問題は、解決され、従って空気流路内の２つの放熱器の温度差はあまり重要ではなく、これにより放熱器を含むインバータの性能を向上させることができる。

実施形態の説明に用いられる添付の図面は、次のように簡単に説明され、そのため、本開示の実施形態による技術的解決手段は明らかになるであろう。以下の説明における添付の図面は、単に本開示のいくつかの実施形態を例示することは明白である。当業者にとって、他の図面は、いかなる創作的な活動なしに、これらの添付図面に従って得ることができるだろう。

図１は、従来技術に係る単方向の直線的な空気流路の概略構成図である。 図２は、本開示に係るインバータ放熱装置の概略構成図である。 図３は、本開示に係るインバータ放熱装置の別の概略構成図である。 図４は、本開示に係るインバータ放熱装置のさらに別の概略構成図である。 図５は、本開示に係るインバータの概略断面図である。 図６は、本開示に係るインバータの概略構成図である。 図７は、本開示に係るインバータの別の概略構成図です。

本開示の実施形態による技術的解決手段は、添付の図面と併せて以下のように明確かつ完全に説明されるだろう。明白に、記載された実施形態は、本発明に係る実施形態の全てではなくほんの一部である。本発明における実施の形態に基づいて、任意の創作的活動なく当業者によって得られる他の実施形態は、本発明の保護の範囲内に含まれる。

第１実施形態

本開示に係るインバータ放熱装置の概略構成図を示す図２が参照される。インバータ放熱装置は、遠心ファン１１、第１放熱器１２、第２放熱器１３、及び空気流路１４を含んでいる。

第１空気出口１４１が空気流路１４の一端に配置され、第２空気出口１４２が空気流路１４の他端に配置されている。

第１放熱器１２は、空気流路１４内に配置され、第１空気出口１４１と連通している。

第２放熱器１３は、空気流路１４内に配置され、第２空気出口１４２と連通している。

遠心ファン１１は、空気流路１４内に配置されるとともに、第１放熱器１２と第２放熱器１３との間に配置されている。

サイズが遠心ファン１１と一致する空気入口１４３が、空気流路１４に配置されている。

第１開口部が空気流路１４に配置されており、インバータ放熱装置を含むインバータの第１発熱要素が、第１開口部を介して第１放熱器１２に組み付けられている。

第２開口部が空気流路１４に配置されており、インバータ放熱装置を含むインバータの第２発熱要素が、第２開口部を介して第２放熱器１３に組み付けられている。

一実施形態では、遠心ファン１１は、空気流路１４内に配置されるとともに、第１放熱器１２と第２放熱器１３との間に配置されている。第１放熱器１２は、空気流路１４の一端に配置され、第２放熱器１３は、空気流路１４の他端に配置されている。遠心ファン１１によって空気流路１４内に引き込まれた後、低温空気は、第１放熱器１２及び第２放熱器１３をそれぞれ通って左右に流れ、次いで、空気出口１４１及び空気出口１４２を介して空気流路から流出する。

本開示では、遠心ファンは２つの放熱器の間に配置され、第１放熱器は第１空気出口と連通しており、第２放熱器は第２空気出口と連通している、そして、空気が空気流路の中央部に吸い込まれ、空気流路の両端から流出する。従って、空気流路の長さ（すなわち、空気入口から空気出口までの距離）が短くなる、そして、空気が空気流路の２つの空気出口を同時に通って流れるため、空気流路の幅が増大し、これにより、空気流路の圧力損失を低減し、遠心ファンの負荷を軽減し、遠心ファンの耐用年数を延長する。

空気は、空気流路の中央部に吸い込まれ、空気流路の両端から流出しているので、空気流路内の２つの放熱器のそれぞれを通って流れる空気は低温空気であり、放熱器を流れる高温空気に起因する放熱器の悪い放熱効果の問題が解決される。放熱器自体の温度が高すぎる問題、及び、空気流路内の放熱器を継続的に流れる高温空気に起因してますます悪化する放熱効果の問題は、解決される、従って空気流路内の２つの放熱器の温度差はあまり重要ではなく、これにより放熱器を含むインバータの性能を向上させることができる。

さらに、本発明に係るインバータ放熱装置では、空気流路の圧力損失が低減され、遠心ファン１１の構成への要求が低減され、従ってコストパフォーマンスのより良い遠心ファン１１を選択することができ、これにより遠心ファン１１のコストを低減することができる。

一実施形態では、空気流路１４は、空気流路背板１４４とＵ字状溝１４５とを含んでいる。

空気流路背板１４４は、Ｕ字状溝１４５に組み付けられている。

空気流路１４が空気流路背板１４４及びＵ字状溝１４５で構成されている場合、遠心ファン１１、第１放熱器１２、及び第２放熱器１３は、図２に示すインバータ放熱装置において、次のように配置されている。

図３に示すように、第１放熱器１２及び第２放熱器１３は、空気流路背板１４４上の異なる部位に固定的に組み付けられており、遠心ファン１１は、Ｕ字状溝１４５に固定的に組み付けられている。

一実施形態では、図４に示すように、インバータ放熱装置は、さらに、第３空気出口１５と第４空気出口１６とを含んでいる。

第３空気出口１５は、空気流路１４の第１側面に配置されるとともに、遠心ファン１１に大きさが一致している。

第４空気出口１６は、空気流路１４における第１側面の反対側の第２側面に配置されるとともに、遠心ファン１１に大きさが一致している。

インバータ放熱装置がインバータに組み付けられている場合、第３空気出口１５及び第４空気出口１６は、第１発熱要素及び第２発熱要素以外の発熱要素（発熱体）をブローして（空気流で）冷却するように構成されている。

第２実施形態

本発明の実施の形態では、インバータが設けられている。本開示に係るインバータの概略断面図を示す図５が参照される。インバータは、第１発熱要素５１、第２発熱要素５２、及びインバータ放熱装置５３を含んでいる。

インバータ放熱装置５３は、ここでは説明されていないが、第１実施形態で説明したインバータ放熱装置である。

第１発熱要素５１は、インバータ放熱装置５３の空気流路１４に配置された第１開口部を介して、インバータ放熱装置５３の第１放熱器１２に組み付けられている。

第２発熱要素５２は、インバータ放熱装置５３の空気流路１４に配置された第２開口部を介して、インバータ放熱装置５３の第２放熱器１３に組み付けられている。

一実施形態では、第１発熱要素５１は、インバータ放熱装置５３の空気流路１４に配置された第１開口部を介して第１放熱基板に組み付けられており、そして第１放熱基板は、第１放熱器１２の放熱基板である。

第２発熱要素５２は、インバータ放熱装置５３の空気流路１４に配置された第２開口部を介して第２放熱基板に組み付けられており、そして第２放熱基板は、第２放熱器１３の放熱基板である。

さらに、熱伝導シリコーンが、第１発熱要素５１と第１放熱基板との接触面にコーティングされており、そして熱伝導シリコーンが、第２発熱要素５２と第２放熱基板との接触面にコーティングされている。

一実施形態では、図６又は図７に示すように、インバータの前後ボックス仕切２３が空気流路背板１４４としての機能を果たしてもよい。

インバータの前後ボックス仕切２３が空気流路背板１４４としての機能を果たす場合、図２に示されているインバータ放熱装置における遠心ファン１１、第１放熱器１２、及び第２放熱器１３は、次のように配置される。

第１放熱器１２及び第２放熱器１３は、前後ボックス仕切２３上の異なる部位に固定的に組み付けられており、遠心ファン１１は、Ｕ字状溝１４５に固定的に組み付けられている。

第１放熱器１２は、前後ボックス仕切２３に取り付けられるとともにシールされており、そして第２放熱器１３は、前後ボックス仕切２３に取り付けられるとともにシールされており、これにより、フロントボックスが高いＩＰ等級（ＩＰ６５より高いか等しい）でのシール性能を有することを確実にする。

一実施形態では、第１放熱器１２に第１発熱要素５１を組み付けるとともに、第２放熱器１３に第２発熱要素５２を組み付けるため、それぞれのサイズの開口部が前後ボックス仕切２３に配置されている。

第１発熱要素５１及び第２発熱要素５２は、フロントボックス２１内に配置されており、インバータ放熱装置５３は、バックボックス２２内に配置されている。

バックボックス２２は開放箱であり、インバータ放熱装置５３以外の素子及び部材、例えばインダクタ、変圧器、ファン及びペグボード等の電気的な素子及び部材が、バックボックス２２に配置されていてもよい。このようなインダクタや変圧器などの電気素子は、大気環境に露出させるためのＩＰ等級の要件を満たすように、他の方法で充填し、密封し又は処理する必要があることに留意する。

図７に示すように、本発明に係るインバータは、第３発熱要素７１及び第４発熱要素７２を含むことができる。

第３発熱要素７１は、インバータ放熱装置における第３空気出口１５の上方に配置されている。

第４発熱要素７２は、インバータ放熱装置における第４空気出口１６の下方に配置されている。

第３発熱要素７１の数が１以上であってもよい。

第４発熱要素７２の数が１以上であってもよい。

従って、インバータは、第３発熱要素７１に対向する通気孔７３の第１列と、第４発熱要素に対向する通気孔７４の第２列とをさらに含んでいてもよい。

第３発熱要素７１及び第４発熱要素７２は、放熱器なしで、その表面を介して放熱する。第３発熱要素７１は、熱風を排出して、第３空気出口１５を介して放熱し、また第４発熱要素７２は、熱風を排出して、第４空気出口１６を介して放熱する。第３発熱要素７１の放熱により発生した熱風は、通気孔７３の第１列を介して外部の大気環境に排出され、また第４発熱要素７２の放熱により発生した熱風は、通気孔７４の第２列を介して外部の大気環境に排出される。

本明細書において、実施形態は、進歩的な方法で記載されていることに留意すべきである。各実施形態は、主に、他の実施形態の態様の違いに着目し、これらの実施形態の中で同様の部分を参照することができる。実施形態に開示された装置は、実施形態に開示された方法に対応し、比較的簡単に説明されている。当該装置の詳細については、当該方法の関連する説明を参照することができる。

最後に、例えば、「第１」、「第２」等のような関係の用語は、実際の関係や順序が構成要素又は操作の間に存在することを必要とする又は示唆するのではなく、別の構成要素又は操作を区別するためだけに本明細書中で使用されていることを、さらに留意すべきである。さらに、「含む」、「備える」の用語又は他のいかなる変形は、非排他的であることが意図されている。したがって、複数の要素を含むプロセス、方法、物品又は装置は、当該要素だけでなく、列挙されていない他の要素をも含んでいる、又は、プロセス、方法、物品又は装置の固有の要素をも含んでいる。明示的に限定されない限り、「〜を含む（備える）」という文は、他の同様の要素がプロセス、方法、物品又は装置に存在する可能性がある場合を排除するものではない。

本発明に係るインバータ放熱装置及びインバータは、上記に詳細に説明されている。原理及び手段は、本明細書の特定の実施形態を使用して明らかにされている。実施形態の上記説明は、本開示の方法及びそれらの重要な概念を理解するのを助けることのみを意図している。また、変更は、本開示の概念に基づいて、当業者によって、特定の実施形態及び適用範囲に対して行うことができる。要約すると、明細書は、本開示に限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (9)

1. 遠心ファン、第１放熱器、第２放熱器、及び空気流路を含むインバータ放熱装置であって、
   第１空気出口が前記空気流路の一端に配置されるとともに、第２空気出口が前記空気流路の他端に配置されており、
   前記第１放熱器は、前記空気流路内に配置されるとともに、前記第１空気出口と連通しており、
   前記第２放熱器は、前記空気流路内に配置されるとともに、前記第２空気出口と連通しており、
   前記遠心ファンは、前記空気流路内に配置されるとともに、前記第１放熱器と前記第２放熱器との間に配置されており、
   前記遠心ファンに大きさが一致する空気入口が、前記空気流路に配置されており、
   第１開口部が前記空気流路に配置されており、前記インバータ放熱装置を備えるインバータの第１発熱要素が、前記第１開口部を介して前記第１放熱器に組み付けられており、
   第２開口部が前記空気流路に配置されており、前記インバータ放熱装置を備えるインバータの第２発熱要素が、前記第２開口部を介して前記第２放熱器に組み付けられているインバータ放熱装置。
2. 前記空気流路は、空気流路背板及びＵ字状溝を備えており、前記空気流路背板は、前記Ｕ字状溝に組み付けられている請求項１に記載のインバータ放熱装置。
3. 前記第１放熱器及び前記第２放熱器は、前記空気流路背板上の異なる部位に固定的に組み付けられており、
   前記遠心ファンは、前記Ｕ字状溝に固定的に組み付けられている請求項２に記載のインバータ放熱装置。
4. さらに、第３空気出口及び第４空気出口を備え、
   前記第３空気出口は、前記空気流路の第１側面に配置されるとともに、前記遠心ファンに大きさが一致しており、
   前記第４空気出口は、前記空気流路における前記第１側面の反対側の第２側面に配置されるとともに、前記遠心ファンに大きさが一致している請求項１〜３の何れか一項に記載のインバータ放熱装置。
5. 第１発熱要素と、第２発熱要素と、請求項１〜４の何れか一項に記載のインバータ放熱装置とを備えるインバータであって、
   前記第１発熱要素は、前記インバータ放熱装置の前記空気流路に配置された前記第１開口部を介して、前記インバータ放熱装置の前記第１放熱器に組み付けられており、
   前記第２発熱要素は、前記インバータ放熱装置の前記空気流路に配置された前記第２開口部を介して、前記インバータ放熱装置の前記第２放熱器に組み付けられているインバータ。
6. 前記第１発熱要素は、前記インバータ放熱装置の前記空気流路に配置された前記第１開口部を介して第１放熱基板に組み付けられており、前記第１放熱基板は前記第１放熱器の放熱基板であり、
   前記第２発熱要素は、前記インバータ放熱装置の前記空気流路に配置された前記第２開口部を介して第２放熱基板に組み付けられており、前記第２放熱基板は前記第２放熱器の放熱基板である請求項５に記載のインバータ。
7. 熱伝導シリコーンが、前記第１発熱要素と前記第１放熱基板との接触面にコーティングされており、
   熱伝導シリコーンが、前記第２発熱要素と前記第２放熱基板との接触面にコーティングされている請求項６に記載のインバータ。
8. さらに、第３発熱要素及び第４発熱要素を備え、
   前記第３発熱要素は、前記インバータ放熱装置の第３空気出口の上方に配置されており、
   前記第４発熱要素は、前記インバータ放熱装置の第４空気出口の下方に配置されており、
   前記第３空気出口は、前記空気流路の第１側面に配置されるとともに、前記遠心ファンに大きさが一致しており、
   前記第４空気出口は、前記空気流路における前記第１側面の反対側の第２側面に配置されるとともに、前記遠心ファンに大きさが一致している請求項６に記載のインバータ。
9. さらに、前記第３発熱要素に対向する通気孔の第１列と、
   前記第４発熱要素に対向する通気孔の第２列と、
   を備える請求項８に記載のインバータ。