JP2016154404A

JP2016154404A - 電力変換装置

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Publication number: JP2016154404A
Application number: JP2015031564A
Authority: JP
Inventors: 進　正則; Masanori Shin; 正則進; 貴如小松; Takayuki Komatsu; 中川　勝博; Katsuhiro Nakagawa; 勝博中川; 山本　康則; Yasunori Yamamoto; 康則山本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2035-02-20
Also published as: JP6166743B2; US9756767B2; US20160249492A1

Abstract

【課題】軽量、小型化が可能で、かつ、電力変換ユニットや筐体の内部に点在する熱の発生源を冷却できる電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１０は、上下側の第２コンバータ１５の冷却フィン５９およびインバータ１６の冷却フィン６４が対向された状態で形成される冷却風通路１８と、冷却風通路１８の上流側に設けられる上下側の吹出ファン２１と、冷却風通路１８の下流側において第２コンバータ１５のオフセット位置Ｐ１に配置される上下側の吸気ファン２２とを備える。吹出ファン２１は、冷却風通路１８の上流側から冷却風を供給するファンである。吸気ファン２２は、筐体１１内の空気を外部に排出するファンである。【選択図】図２

Description

本発明は、電力変換ユニットで直流電力を交流電力に変換し、変換させた交流電力を外部に供給可能な電力変換装置に関する。

電力変換装置として、筐体の内部に複数の冷却器（以下、電力変換ユニットという）が収納され、複数の電力変換ユニットの冷却フィンが互いに対向するように配置され、対向する冷却フィン間に冷却風を供給するものが知られている。電力変換ユニットの取付面に半導体素子（以下、変換素子という）が取り付けられ、変換素子の熱が冷却フィンに伝えられる。

よって、対向する冷却フィン間に冷却風を供給することにより、冷却フィンに伝えられた変換素子の熱を冷却風で効率よく冷却することが可能である（例えば、特許文献１参照。）。このように、冷却フィンを対向させて変換素子（すなわち、電力変換ユニット）の熱を効率よく冷却することにより、電力変換装置を軽量、小型にすることが可能になる。

特許第５３５５８２２号公報

ところで、変換素子で発生した熱の一部は、変換素子の表面から筐体の内部空間に直接放熱される。さらに、筐体の内部には、電力変換ユニットの他に、熱の発生源が点在している。
このため、変換素子の表面から筐体の内部空間に直接放熱される熱や、熱の発生源から筐体の内部空間に放熱される熱で筐体内の温度が上昇することが考えられる。

よって、変換素子の表面や、筐体の内部に点在する熱の発生源を適温に維持する工夫が求められる。しかし、特許文献１の電力変換装置は、対向する冷却フィン間に冷却風を供給するため、筐体の内部空間の全域を冷却し難い。
このため、変換素子の表面や、筐体の内部に点在する熱の発生源を適温に維持することが難しい。

特に、近年、車両に搭載される可搬型の電力変換装置が提案されており、軽量で、かつ、小型のものが求められている。よって、可搬型の電力変換装置は筐体の内部空間が狭められることが考えられる。
このため、変換素子の表面（すなわち、電力変換ユニット）や、筐体の内部に点在する熱の発生源を適温に維持する必要性が一層高められる。

本発明は、軽量、小型化が可能で、かつ、電力変換ユニットや筐体の内部に点在する熱の発生源を冷却できる電力変換装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、筐体内に複数の電力変換ユニットが設けられ、前記電力変換ユニットで直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を外部に取出可能な可搬型の電力変換装置において、前記複数の電力変換ユニットの放熱部が対向するように配置されることにより形成される冷却風通路と、該冷却風通路の上流側に設けられ、前記冷却風通路に冷却風を直接供給する第１冷却ファンと、前記冷却風通路の下流側で、かつ、前記冷却風通路を形成する電力変換ユニットから離れた位置に配置され、前記筐体内の空気を外部に排出する第２冷却ファンと、を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記第１冷却ファンは、前記冷却風通路の延長線上に設けられる軸流ファンであることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、複数の電力変換ユニットの放熱部を対向させて冷却風通路を形成し、冷却風通路の上流側から第１冷却ファンで冷却風通路に冷却風を直接供給するようにした。
これにより、第１冷却ファンから吹き出される冷却風を、複数の電力変換ユニットの放熱部に直接当てることができ、複数の電力変換ユニットの放熱部を効率よく冷却できる。

また、第１冷却ファンで冷却風通路に冷却風を直接供給することにより、複数の電力変換ユニットの放熱部に冷却風通路を兼用させることができる。換言すれば、複数の電力変換ユニットに第１冷却ファンを兼用させることができる。
よって、複数の電力変換ユニットの放熱部に専用の冷却風通路や第１冷却ファンを個別に設ける必要がない。すなわち、冷却風通路や第１冷却ファンを減らすことができ、さらに、冷却風通路や第１冷却ファンを設ける空間を小さくできる。
これにより、複数の電力変換ユニットや冷却風通路を効率よくまとめることができ、可搬型の電力変換装置の軽量や小型化を実現できる。

さらに、冷却風通路の下流側で、かつ、冷却風通路を形成する電力変換ユニットから離れた位置（オフセットされた位置）に第２冷却ファンを配置した。すなわち、第２冷却ファンの吸込口を筐体の内部に広範囲に亘って対向するように配置した。よって、第２冷却ファンを駆動することにより、筐体内の全域（広範囲）の空気を第２冷却ファンで筐体の外部に排出できる。

筐体内の空気を排出することにより、第１コンバータ、第２コンバータやインバータの変換素子の表面から放熱される熱や、筐体内に点在する熱の発生源から放熱される熱を、筐体内の空気とともに筐体の外部に排出できる。これにより、変換素子（すなわち、電力変換ユニット）や筐体の内部に点在する熱の発生源を効率よく冷却できる。
なお、変換素子としては、半導体素子や、その他の素子などが挙げられる。

請求項２に係る発明では、第１冷却ファンを軸流ファンとし、第１冷却ファンを冷却風通路の延長線上に設けた。よって、冷却風通路に第１冷却ファンから冷却風を直線状に直接供給できる。これにより、第１冷却ファンから冷却風通路に多量の冷却風を供給することができ、対向する放熱部を効率よく冷却できる。

本発明に係る電力変換装置を示す斜視図である。図１の２−２線断面図である。図１の３−３線断面図である。図３の第１コンバータ、第２コンバータおよびインバータを示す側面図である。図３の第１コンバータ、第２コンバータおよびインバータの接続状態を示す側面図である。図３の６−６線断面図である。図３の７−７線断面図である。本発明に係る電力変換装置を冷却する例を説明する図である。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
なお、図中に示す「前（Ｆｒ）」、「後（Ｒｒ）」、「左（Ｌ）」、「右（Ｒ）」は電力変換装置１０を牽引する作業者の向きにしたがう。

実施例に係る電力変換装置１０について説明する。
図１、図２に示すように、電力変換装置１０は、略矩形体状に形成される筐体１１と、筐体１１の内部１２に設けられる複数の電力変換ユニット１４〜１６と、複数の電力変換ユニット１５，１６間に形成される冷却風通路１８と、冷却風通路１８に外気を供給する複数の吹出ファン（第１冷却ファン）２１と、筐体１１の内部１２から内気（空気）を外部１３に排出する複数の吸気ファン（第２冷却ファン）２２とを備える。

さらに、電力変換装置１０は、筐体１１の前部１１ａに開閉自在に連結される前カバー２４と、筐体１１の後部１１ｂに開閉自在に連結される後カバー２５と、筐体１１の前上部１１ｃに上下方向に揺動自在に連結される牽引用のハンドル２７と、筐体１１の前部１１ａに設けられる携帯用の前グリップ２８と、筐体１１の後部１１ｂに設けられる携帯用の後グリップ２９（図３参照）と、筐体１１の後下部１１ｄに設けられる左右の車輪３１（右側の車輪３１は図示せず）とを備える。

牽引用のハンドル２７を基部２７ａを支点にして上方に揺動させてハンドル２７の把持部２７ｂを握り、把持部２７ｂで筐体１１の前脚部１１ｅを持ち上げる。この状態において、把持部２７ｂを引張ることにより、電力変換装置１０を左右の車輪３１で前方に牽引可能である。
また、前グリップ２８および後グリップ２９を握り、電力変換装置１０を持ち上げることにより電力変換装置１０の携帯が可能である。

よって、牽引用のハンドル２７や、前グリップ２８および後グリップ２９を用いることにより、電力変換装置１０を通常時（未使用時）に車庫（ガレージ）などに保管し、使用時に車両のトランクルームなどに積み込んで使用場所まで車両で搬送できる。
使用場所まで搬送された電力変換装置１０を車両のトランクルームなどから車外に降ろし、降ろした状態で電力変換装置１０を使用できる。すなわち、電力変換装置１０は可搬型の電力変換装置である。

筐体１１は、底部３３、上部３４、前壁３５、後壁３６、左側壁３７および右側壁３８で略矩形体状に形成される。左側壁３７に左前ルーバ４１および左後ルーバ４２が形成され、左前ルーバ４１および左後ルーバ４２で左側壁３７が開口される。
同様に、右側壁３８に右前ルーバ４３および右後ルーバ４４が形成され、右前ルーバ４３および右後ルーバ４４で右側壁３８が開口される。

筐体１１の内部１２に複数の電力変換ユニット１４〜１６が設けられる。複数の電力変換ユニット１４〜１６は、筐体１１の後半部１１ｆに収納される複数の第１コンバータ（電力変換ユニット）１４と、筐体１１内の前半部１１ｇに設けられる複数の第２コンバータ（電力変換ユニット）１５およびインバータ（電力変換ユニット）１６とを備える。

図３、図４に示すように、複数の第１コンバータ１４は、後半部１１ｆの上部に設けられる第１コンバータ１４と、後半部１１ｆの下部に設けられる第１コンバータ１４とを有する。
第１コンバータ１４は、ベース４６と、ベース４６の取付面に設けられる変換素子４７と、変換素子４７の反対側のベース４６から張り出される複数の冷却フィン（放熱部）４８とを備える昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータである。
なお、変換素子４７としては、半導体素子や、その他の素子などが挙げられる。

第１コンバータ１４のベース４６は、鉛直に立てられた状態で左右方向に向けて配置される。また、第１コンバータ１４の複数の冷却フィン４８は、水平に配置された状態で左右方向に向けて延出される（図２参照）。
以下、後半部１１ｆの上部に設けられる第１コンバータ１４を「上側第１コンバータ１４」という。また、後半部１１ｆの下部に設けられる第１コンバータ１４を「下側第１コンバータ１４」という。

上側第１コンバータ１４に給電ケーブル５１の基部が接続され、給電ケーブル５１の先端に給電コネクタ５２が接続されている。また、上側第１コンバータ１４が下側第１コンバータ１４に接続される。
給電ケーブル５１が筐体１１の後収納部５４に収納可能に設けられ、後収納部５４の上部を経て給電ケーブル５１の基部が上側第１コンバータ１４に接続される。給電ケーブル５１が後収納部５４に収納された状態において、給電ケーブル５１が後カバー２５で覆われる。

給電ケーブル５１が後収納部５４から引き出され、引き出された給電ケーブル５１の給電コネクタが車両（具体的には、直流電力を発生する車両）の給電プラグに接続される。
ここで、直流の電力を発生する車両として、燃料電池車両およびプラグインハイブリッド車両などが例に挙げられる。
このように、給電コネクタが車両の給電プラグに接続されることにより、車両で発生した直流電圧が給電ケーブル５１を経て上側第１コンバータ１４に導かれる。上側第１コンバータ１４に導かれた直流電圧が下側第１コンバータ１４に導かれる。

上側第１コンバータ１４が後半部１１ｆの上部に設けられ、後収納部５４の上部を経て給電ケーブル５１の基部が上側第１コンバータ１４に接続される。後収納部５４は筐体１１の後部１１ｂに設けられている。よって、上側第１コンバータ１４および筐体１１の後部１１ｂ間の給電ケーブル５１が短く抑えられる。
また、上側第１コンバータ１４および下側第１コンバータ１４が後半部１１ｆにまとめて配置されることにより、上側第１コンバータ１４および下側第１コンバータ１４間の接続距離が短く抑えられる。

複数の第２コンバータ１４は、前半部１１ｇの上部に設けられる第２コンバータ１５と、前半部１１ｇの下部に設けられる第２コンバータ１５とを有する。第２コンバータ１５は、第１コンバータ１４と同様に、ベース５７と、ベース５７の取付面に設けられる変換素子５８と、取付面の反対側のベース５７から張り出される複数の冷却フィン（放熱部）５９とを備える昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータである。
なお、変換素子５８としては、半導体素子や、その他の素子などが挙げられる。

第２コンバータ１５のベース５７は、鉛直に立てられた状態で左右方向に向けて配置される。また、第２コンバータ１５の複数の冷却フィン５９は、水平に配置された状態で左右方向に向けて延出される（図２参照）。
以下、前半部１１ｇの上部に設けられる第２コンバータ１５を「上側第２コンバータ１５」という。また、前半部１１ｇの下部に設けられる第２コンバータ１５を「下側第２コンバータ１５」という。

上側第２コンバータ１５に下側第１コンバータ１４が接続され、上側第２コンバータ１５が下側第２コンバータ１５に接続される。よって、下側第１コンバータ１４から上側第２コンバータ１５および下側第２コンバータ１５に直流電圧が導かれる。
車両から供給される直流電圧が上下側の第１コンバータ１４および上下側の第２コンバータ１５に導かれることにより、上下側の第１コンバータ１４および上下側の第２コンバータ１５で車両から供給される直流電圧が昇圧される。

ここで、上側第２コンバータ１５は、前半部１１ｇの上部において下側第１コンバータ１４に隣接して設けられる。よって、下側第１コンバータ１４および上側第２コンバータ１５間の接続距離が短く抑えられる。
また、上側第２コンバータ１５および下側第２コンバータ１５が前半部１１ｇにまとめて配置されることにより、上側第２コンバータ１５および下側第２コンバータ１５間の接続距離が短く抑えられる。

下側第２コンバータ１５にインバータ１６が接続されることにより、第２コンバータ１５からインバータ１６に直流電圧が導かれる。インバータ１６は、筐体１１内の前半部１１ｇにおいて上側第２コンバータ１５および下側第２コンバータ１５より前方で、かつ、下側第２コンバータ１５に隣接して設けられる。よって、下側第２コンバータ１５およびインバータ１６間の接続距離が短く抑えられる。

インバータ１６は、ベース６２と、ベース６２の取付面に設けられる変換素子６３と、取付面の反対側のベース６２から張り出される複数の冷却フィン（放熱部）６４とを備える。インバータ１６のベース６２は、鉛直に立てられた状態で左右方向に向けて配置される。また、インバータ１６の複数の冷却フィン５９は、水平に配置された状態で左右方向に向けて延出される（図２参照）。
なお、変換素子６３としては、半導体素子や、その他の素子などが挙げられる。
上下側の第１コンバータ１４および上下側の第２コンバータ１５で昇圧された直流電圧がインバータ１６で交流電圧に変換される。

図２に戻って、インバータ１６に複数の出力コンセント６６が接続されている。複数の出力コンセント６６が筐体１１の前収納部５５に収納され、前収納部５５の出力コンセント６６が前カバー２４で覆われる。
出力コンセント６６に家庭用電装部品や屋外用照明などの出力ケーブルが接続されることにより、変換された交流電圧が出力コンセント６６や出力ケーブルを経て家庭用電装部品や屋外用照明などに交流電力が導かれる。

このように、電力変換装置１０によれば、燃料電池車両およびプラグインハイブリッド車両などから供給される直流電圧を上下側の第１コンバータ１４や上下側の第２コンバータ１５で昇圧することができる。さらに、昇圧した直流電圧をインバータ１６で交流電圧に変換し、変換した交流電圧を家庭用電装部品や屋外用照明などに供給できる。

ここで、インバータ１６が筐体１１の前部１１ａ側に設けられ、出力コンセント６６が筐体１１の前収納部５５に設けられる。前収納部５５は筐体１１の前部１１ａに設けられている。よって、インバータ１６および筐体１１の前部１１ａ間の出力ケーブル６７が短く抑えられる。

すなわち、図５に示すように、筐体１１の後半部１１ｆに上側第１コンバータ１４および下側第１コンバータ１４がまとめて設けられている。また、筐体１１内の前半部１１ｇに上側第２コンバータ１５および下側第２コンバータ１５がまとめて設けられ、かつ、上側第１コンバータ１４および下側第１コンバータ１４に隣接して配置される。
さらに、筐体１１内の前半部１１ｇで、かつ上側第２コンバータ１５および下側第２コンバータ１５に隣接してインバータ１６が設けられる。

よって、上側第１コンバータ１４、下側第１コンバータ１４、上側第２コンバータ１５、下側第２コンバータ１５およびインバータ１６を接続する接続ケーブル６８が短く抑えられる。
また、上側第１コンバータ１４および筐体１１の後部１１ｂ間の給電ケーブル５１が短く抑えられる。加えて、インバータ１６および筐体１１の前部１１ａ間の出力ケーブル６７が短く抑えられる。
これにより、車両から供給される電力を効率よく出力コンセント６６まで伝え、電力変換装置１０の発熱量を少なく抑えることができる。

図２、図４に示すように、上側の第２コンバータ１５および下側の第２コンバータ１５の複数の冷却フィン５９にインバータ１６の複数の冷却フィン６４が間隔Ｓ１をおいて互いに対向するように配置される。
ここで、上側第２コンバータ１５の下端部および下側第２コンバータ１５の上端部間が閉塞される。また、下側第２コンバータ１５の下端部およびインバータ１６の下端部間がアンダガード７１で閉塞される。さらに、上側第２コンバータ１５の上端部およびインバータ１６の上端部間がアッパガード７２で閉塞される。

よって、上側第２コンバータ１５、下側第２コンバータ１５、インバータ１６、アンダガード７１およびアッパガード７２で冷却風通路１８が形成される。冷却風通路１８の形状を理解しやすくするために、冷却風通路１８の上流側１８ａや下流側１８ｂを想像線で示す。

冷却風通路１８の後方の側壁側１８ｃには、上側第２コンバータ１５や下側第２コンバータ１５の複数の冷却フィン５９が配置される。すなわち、上側第２コンバータ１５や下側第２コンバータ１５の複数の冷却フィン５９が冷却風通路１８に露出される。
複数の冷却フィン５９は、冷却風通路１８の上流１８ａから下流１８ｂに向けて水平に配置される。換言すれば、複数の冷却フィン５９は、冷却風通路１８内の冷却風の流れる方向に向けて配置される。

また、図６に示すように、冷却風通路１８の前方の側壁側１８ｄには、インバータ１６の複数の冷却フィン６４が配置される。すなわち、インバータ１６の複数の冷却フィン６４が冷却風通路１８に露出される。
複数の冷却フィン６４は、冷却フィン５９と同様に、冷却風通路１８の上流１８ａから下流１８ｂに向けて水平に配置される。換言すれば、複数の冷却フィン６４は、冷却風通路１８に流れる冷却風と同じ方向に配置される。

図２、図４に示すように、上側第１コンバータ１４および下側第１コンバータ１４の複数の冷却フィン４８も、冷却フィン５９や冷却フィン６４と同様に、左側から右側に向けて水平に配置される。すなわち、上側第１コンバータ１４および下側第１コンバータ１４の複数の冷却フィン４８は、冷却フィン５９や冷却フィン６４と平行に配置される。

また、筐体１１の内部１２（特に、上側第１コンバータ１４、上側第２コンバータ１５やインバータ１６）の上方には、筐体１１内に点在する熱の発生源７４〜７７が設けられる。筐体１１内に点在する熱の発生源７４〜７７としては、第１コンバータ１４、第２コンバータ１５やインバータ１６のインターフェイス７４、メインコンタクタ７５、プリチャージコンタクタ７６や抵抗７７が挙げられる。

図４、図６に示すように、冷却風通路１８の上流側１８ａ（すなわち、左側）において、上流側１８ａの上部および下部にそれぞれ吹出ファン２１が設けられる。吹出ファン２１の左側（すなわち、冷却風通路１８の上流側１８ａ）が左前ルーバ４１で開口される。また、冷却風通路１８の下流側１８ｂ（すなわち、右側）が右前ルーバ４３で開口される。
以下、上流側１８ａの上部に設けられる吹出ファン２１を「上側吹出ファン２１」という。また、上流側１８ａの下部に設けられる吹出ファン２１を「下側吹出ファン２１」という。

図２に示すように、上側吹出ファン２１（図４参照）および下側吹出ファン２１が、平面視において冷却風通路１８の延長線７９上に設けられる。延長線７９は、平面視において冷却風通路１８の中心を通る直線である。
上側吹出ファン２１（図４参照）および下側吹出ファン２１は、冷却風通路１８に向けて延長線７９に沿って直線状に冷却風を吹き出し可能な軸流ファンである。

よって、上側吹出ファン２１や下側吹出ファン２１から冷却風が冷却風通路１８に向けて直線状に吹き出される。よって、上側吹出ファン２１や下側吹出ファン２１から吹き出された冷却風が冷却風通路１８に直線状に直接供給される。
これにより、上側吹出ファン２１や下側吹出ファン２１から冷却風通路１８に多量の冷却風が効率よく供給される。

すなわち、上側第２コンバータ１５（図４参照）や下側第２コンバータ１５の複数の冷却フィン５９に多量の冷却風が直接当てられ、さらに、インバータ１６の複数の冷却フィン６４にも多量の冷却風が直接当てられる。
これにより、上側第２コンバータ１５や下側第２コンバータ１５の複数の冷却フィン５９が効率よく冷却され、さらに、インバータ１６の複数の冷却フィン６４も効率よく冷却される。

また、上側第２コンバータ１５や下側第２コンバータ１５の複数の冷却フィン５９と、インバータ１６の複数の冷却フィン６４とが冷却風通路１８に露出される。よって、上側第２コンバータ１５や下側第２コンバータ１５の複数の冷却フィン５９と、インバータ１６の複数の冷却フィン６４とに単一の冷却風通路１８を兼用できる。
換言すれば、上側第２コンバータ１５や下側第２コンバータ１５の複数の冷却フィン５９と、インバータ１６の複数の冷却フィン６４とに、上側吹出ファン２１や下側吹出ファン２１を兼用できる。

よって、上側第２コンバータ１５や下側第２コンバータ１５の複数の冷却フィン５９と、インバータ１６の複数の冷却フィン６４とに、専用の冷却風通路や吹出ファンを個別に設ける必要がない。すなわち、冷却風通路や吹出ファンを減らすことができ、さらに、冷却風通路や吹出ファンを設ける空間を小さく抑えることができる。
上側第２コンバータ１５、下側第２コンバータ１５、インバータ１６や冷却風通路１８を効率よくまとめることができ、可搬型の電力変換装置１０の軽量や小型化を実現できる。

電力変換装置１０の軽量や小型化を実現することにより、電力変換装置１０を前グリップ２８および後グリップ２９（図３参照）を用いて一人あるいは二人で容易に持ち上げることができる。
よって、電力変換装置１０を通常時に車庫などに保管し、必要時に車両のトランクルームなどに積み込んで使用場所まで車両で搬送する作業を容易におこなうことができる。さらに、電力変換装置１０の使用時には、車両のトランクルームなどから車外に容易に降ろして使用できる。

図２、図７に示すように、冷却風通路１８の下流側１８ｂで、かつ、第２コンバータ１５から後方に離れた（オフセットされた）オフセット位置Ｐ１に複数の吸気ファン２２が配置される。具体的には、オフセット位置Ｐ１において、上部および下下部にそれぞれ吸気ファン２２が設けられる。
以下、オフセット位置Ｐ１の上部に設けられる吸気ファン２２を「上側吸気ファン２２」という。また、オフセット位置Ｐ１の下部に設けられる吸気ファン２２を「下側吸気ファン２２」という。

上側吸気ファン２２および下側吸気ファン２２の右側（すなわち、筐体１１の外部１３側）は右後ルーバ４４で開口される。上側吸気ファン２２および下側吸気ファン２２は、筐体１１の内部１２から空気を吸い込み、吸い込んだ空気を外部１３に排出可能な軸流ファンである。
よって、上側吸気ファン２２および下側吸気ファン２２が駆動されることにより、筐体１１の内部１２から空気が外部１３に排出される。

このように、オフセット位置Ｐ１に上側吸気ファン２２および下側吸気ファン２２を設けることにより、各吸気ファン２２の吸込口２３が筐体１１の内部１２のうち、上側第１コンバータ１４および下側第１コンバータ１４の右端部１４ａに対向した状態に配置される。

この状態において、吸気ファン２２の吸込口２３の前部が、筐体１１の内部１２において、上側第１コンバータ１４および下側第１コンバータ１４の右端部１４ａの前方空間１２ａに対向する。また、吸気ファン２２の吸込口２３の後部が、筐体１１の内部１２において、上側第１コンバータ１４および下側第１コンバータ１４の右端部１４ａの後方空間１２ｂに対向する。
すなわち、吸気ファン２２の吸込口２３が筐体１１の内部１２に広範囲に亘って対向される。よって、吸気ファン２２を駆動することにより、筐体１１の内部１２の空気が上側吸気ファン２２および下側吸気ファン２２で筐体１１の外部１３に効率よく排出される。

ここで、上下側の第１コンバータ１４の変換素子４７、上下側の第２コンバータ１５の変換素子５８、およびインバータ１６の変換素子６３の表面から、各変換素子４７，５８，６３の熱の一部が筐体１１の内部１２に放熱される。
また、インターフェイス７４、メインコンタクタ７５、プリチャージコンタクタ７６や抵抗７７などの熱の発生源７４〜７７から筐体１１の内部１２に放熱される。
このように、筐体１１の内部１２に放熱された熱が、筐体１１の内部１２の空気を上側吸気ファン２２および下側吸気ファン２２で筐体１１の外部１３に効率よく排出される。

つぎに、電力変換装置１０を冷却する例を図８に基づいて説明する。なお、図８においては、電力変換装置１０による冷却作用の理解を容易にするために、上側および下側の部品のうち下側の部品を第１コンバータ１４、第２コンバータ１５、吹出ファン２１および吸気ファン２２として説明する。

図８に示すように、吹出ファン２１を駆動することにより、筐体１１の外部１３から外気が左前ルーバ４１を経て吹出ファン２１側に矢印Ａの如く吸い込まれる。吹出ファン２１に吸い込まれた外気が吹出ファン２１から冷却風通路１８の上流側１８ａに冷却風として矢印Ｂの如く吹き出される。
冷却風通路１８の上流側１８ａに吹き出された冷却風が上流側１８ａから冷却風通路１８に矢印Ｃの如く供給される。供給された冷却風が冷却風通路１８および右前ルーバ４３を経て筐体１１の外部１３に矢印Ｄの如く排出される。

よって、冷却風通路１８に供給された冷却風で第２コンバータ１５の冷却フィン５９およびインバータ１６の冷却フィン６４が冷却される。
第２コンバータ１５の冷却フィン５９には、第２コンバータ１５の変換素子５８の熱が伝えられている。よって、第２コンバータ１５の変換素子５８の温度が適温に保たれる。
また、インバータ１６の冷却フィン６４には、インバータ１６の変換素子６３の熱が伝えられている。よって、インバータ１６の変換素子６３の温度が適温に保たれる。

ここで、吹出ファン２１として軸流ファンが用いられている。さらに、吹出ファン２１が冷却風通路１８の延長線７９上に設けられている。よって、吹出ファン２１から吹き出された冷却風を冷却風通路１８に直線状に直接供給できる。
これにより、吹出ファン２１から冷却風通路１８に多量の冷却風を供給でき、第２コンバータ１５の冷却フィン５９およびインバータ１６の冷却フィン６４を効率よく冷却できる。

また、冷却風通路１８の下流側１８ｂで、かつ、第２コンバータ１５から後方に離れたオフセット位置Ｐ１に吸気ファン２２が配置されている。この吸気ファン２２は、吸込口２３が筐体１１の内部１２に広範囲に亘って対向されている。
よって、吸気ファン２２を駆動することにより、筐体１１の内部１２の広範囲から空気を吸気ファン２２に矢印Ｅの如く吸い込むことができる。
吸い込まれた空気が吸気ファン２２により右後ルーバ４４から筐体１１の外部１３に矢印Ｆの如く排出される。筐体１１の内部１２の空気が外部１３に排出されることにより、筐体１１の外部１３から外気が左後ルーバ４２を経て内部１２に矢印Ｇの如く吸い込まれる。

筐体１１の内部１２の広範囲から空気を矢印Ｆの如く排出することにより、第１コンバータ１４の冷却フィン４８から放熱される熱を、筐体１１内の空気とともに筐体１１の外部に排出できる。
また、第１コンバータ１４の変換素子４７、第２コンバータ１５の変換素子５８やインバータ１６の変換素子６３の各表面から放熱される熱を、筐体１１内の空気とともに筐体１１の外部に排出できる。
さらに、筐体１１内に点在する熱の発生源７４〜７７（具体的には、インターフェイス７４、メインコンタクタ７５、プリチャージコンタクタ７６や抵抗７７など）（図３参照）から放熱される熱を、筐体１１内の空気とともに筐体１１の外部に排出できる。

よって、第１コンバータ１４、第２コンバータ１５、インバータ１６や熱の発生源７４〜７７などから放熱された熱が吸気ファン２２で筐体１１の外部１３に効率よく排出される。これにより、第１コンバータ１４、第２コンバータ１５、インバータ１６や熱の発生源７４〜７７などを効率よく冷却でき、各部材の耐久性を高めることができる。

なお、本発明に係る電力変換装置は、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例では、放熱部として複数の冷却フィン５９，６４を例示したが、これに限定するものではない。例えば、上下側の第２コンバータ１５、インバータ１６に放熱部として一枚の板材や複数の凹凸部などを設け、一枚の板材や複数の凹凸部などを冷却風通路１８に露出させることも可能である。

また、前記実施例では、第１コンバータ１４を上下側に配置し、さらに、第２コンバータ１５を上下側に配置した例について説明したが、これに限らないで、上下側のコンバータを一体にまとめることも可能である。

さらに、前記実施例では、第１コンバータ１４、第２コンバータ１５、吹出ファン２１および吸気ファン２２をそれぞれ上下側に配置した例について説明したが、これに限定するものではない。
例えば、第１コンバータ１４、第２コンバータ１５、吹出ファン２１および吸気ファン２２上下側の部材のうち、一方の第１コンバータ１４、第２コンバータ１５、吹出ファン２１および吸気ファン２２のみを用いることも可能である。

また、前記実施例で示した電力変換装置、筐体、上下側の第１コンバータ、上下側の第２コンバータ、インバータ、冷却風通路、上下側の吹出ファン、上下側の吸気ファン、上下側の第１コンバータの冷却フィン、上下側の第２コンバータの冷却フィンおよびインバータの冷却フィンなどの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。

本発明は、複数の電力変換ユニットおよび冷却ファンを備え、複数の電力変換ユニットで直流電力を交流電力に変換可能な電力変換装置への適用に好適である。

１０電力変換装置
１１筐体
１４上下側の第１コンバータ（電力変換ユニット）
１５上下側の第２コンバータ（電力変換ユニット）
１６インバータ（電力変換ユニット）
１８冷却風通路
２１上下側の吹出ファン（第１冷却ファン）
２２上下側の吸気ファン（第２冷却ファン）
４８上下側の第１コンバータの冷却フィン（放熱部）
５９上下側の第２コンバータの冷却フィン（放熱部）
６４インバータの冷却フィン（放熱部）
７９延長線
Ｐ１オフセット位置（電力変換ユニットから離れた位置）

Claims

筐体内に複数の電力変換ユニットが設けられ、前記電力変換ユニットで直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を外部に取出可能な可搬型の電力変換装置において、
前記複数の電力変換ユニットの放熱部が対向するように配置されることにより形成される冷却風通路と、
該冷却風通路の上流側に設けられ、前記冷却風通路に冷却風を直接供給する第１冷却ファンと、
前記冷却風通路の下流側で、かつ、前記冷却風通路を形成する電力変換ユニットから離れた位置に配置され、前記筐体内の空気を外部に排出する第２冷却ファンと、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
前記第１冷却ファンは、
前記冷却風通路の延長線上に設けられる軸流ファンであることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。