JP4819457B2 - Condensation prevention system for inverter device - Google Patents
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本発明は、インバータ装置の結露防止システムに関し、特に、インバータ装置内のスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露を防止するインバータ装置の結露防止装置に関する。 The present invention relates to a dew condensation prevention system for an inverter device, and more particularly, to a dew condensation prevention device for an inverter device for preventing dew condensation generated on a fin for cooling a switching element in the inverter device.
従来のインバータ装置の一例として、図4に示すものが特許文献1に報告されている。 As an example of a conventional inverter device, the one shown in FIG.
このインバータ装置は、スイッチング素子であるIGBT8の発熱をインバータ装置の外部から供給された液体の循環により冷却する冷却フィン2と、インバータ装置の冷却フィンの冷却液を循環するための2次液冷却ポンプ13と、インバータ装置の冷却フィンからの冷却液の発熱を1次冷却液との間で熱交換する熱交換器11と、この1次冷却液を循環させるための1冷却液ポンプ12と、インバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置6、コンデンサ7、電線14等で発生する熱を放熱するためのインバータ装置の外気を取り込むための吸気口5と、この吸気口から吸気した空気をインバータ装置の外部に排出するための排気口10および冷却ファン9からなっていた。
This inverter device includes a cooling fin 2 that cools the heat generated by the IGBT 8 that is a switching element by circulation of a liquid supplied from the outside of the inverter device, and a secondary liquid cooling pump that circulates the cooling liquid of the cooling fin of the inverter device. 13, a heat exchanger 11 for exchanging heat of the coolant from the cooling fins of the inverter device with the primary coolant, a 1 coolant pump 12 for circulating the primary coolant, and an inverter An
従来のインバータ装置によれば、インバータ装置で発生する発熱を冷却するために、冷却フィン2は、スイッチング素子であるIGBT8を冷却フィンに物理的に接触させることによってIGBT8のスイッチングにより発生する熱を冷却している。
According to the conventional inverter device, in order to cool the heat generated in the inverter device, the cooling fin 2 cools the heat generated by the switching of the IGBT 8 by physically bringing the
また、冷却フィン2は、インバータ装置の外部から供給された2次冷却液の循環により冷却フィンの冷却を行なう。2次側液冷却ポンプ13はインバータ装置の冷却フィンに供給する2次冷却液を循環する。熱交換器11は、インバータ装置の冷却フィン2からの2次冷却液の熱を1次冷却液との間で熱交換する。1次側冷却ポンプ12は、1次冷却液を循環させ外部に熱を廃熱する。吸気口5は、インバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置6、コンデンサ7、電線14等で発生する熱を放熱するためインバータ装置の外気を取り込む。排気口10および冷却ファン9は、この吸気口5から吸気した空気を制御装置6、コンデンサ7、電線14に流して冷却した後の空気をインバータ装置の外部に排気する。
しかしながら、従来のインバータ装置にあっては、次のような問題があった。 However, the conventional inverter device has the following problems.
主回路素子であるIGBT8の発熱は冷却フィン2で冷却される。一方、インバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置6、コンデンサ7、電線14等で発生する熱については、容量の大きいインバータ装置においては無視することができず、空気冷却がない閉構造にするとインバータ装置内の盤内温度が上昇するが、一般にインバータ装置内に使われているコンデンサや電子部品についてはアレニウスの法則に従い温度が高いと故障発生率が加速する。
The heat generated by the
このため、インバータ装置の冷却フィン以外で発熱する熱についても放熱する必要がある。この部分の冷却は、インバータ装置の外部から空気を供給して冷却する方式が一般的に使われている。 For this reason, it is necessary to dissipate heat generated by other than the cooling fins of the inverter device. In general, this part is cooled by supplying air from the outside of the inverter device.
このインバータ装置において、冷却フィン2の温度が低く吸気口5から吸気が高い状態でかつ吸気口5の吸気が高温度の場合は冷却フィン2に結露が発生する。インバータ装置の冷却フィンのスイッチング素子部分については印加される電圧が高いため結露が発生すると、絶縁抵抗が低下したり主回路素子であるIGBT8に短絡が発生するといった問題があった。
In this inverter device, when the temperature of the cooling fin 2 is low and the intake air from the
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、インバータ装置の内部に設けられたスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露を防止をすることができるインバータ装置の結露防止システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a dew condensation prevention system for an inverter device that can prevent dew condensation generated on fins that cool switching elements provided inside the inverter device. It is to provide.
請求項1記載の発明は、上記課題を解決するため、インバータ装置のスイッチング素子から発生する熱を冷却するためのフィンを外部から供給された液体の循環によって冷却するインバータ装置の結露防止システムにおいて、前記スイッチング素子の発熱をインバータ装置の外部から供給された2次冷却液の循環により冷却する冷却フィンと、前記冷却フィンに2次冷却液を循環させるための2次液冷却ポンプと、前記冷却フィンから排出される冷却液の発熱を1次冷却液との間で熱交換する熱交換器と、この1次冷却液を循環させるための1次液冷却ポンプと、前記冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置、コンデンサ、電線で発生する熱を放熱するために、前記少なくとも制御装置、コンデンサ、電線よりも下方に配置され外気を取り込むための吸気口と、前記吸気口から吸気した空気を外部に排出するための排気口と、前記吸気口から吸気して前記排気口から排出する気流を発生させる冷却ファンと、前記吸気口からの吸気を前記2次冷却液の循環により冷却する吸気冷却器と、前記吸気冷却器に発生した結露水を前記インバータ装置の外部に排出する結露水排出装置とを具備したことを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a dew condensation prevention system for an inverter device that cools the fins for cooling the heat generated from the switching elements of the inverter device by circulation of liquid supplied from the outside. A cooling fin for cooling the heat generated by the switching element by circulation of a secondary cooling liquid supplied from the outside of the inverter device; a secondary liquid cooling pump for circulating the secondary cooling liquid to the cooling fin; and the cooling fin Except for the heat exchanger that exchanges heat generated by the coolant discharged from the primary coolant with the primary coolant, the primary coolant pump for circulating the primary coolant, and the upward direction of the cooling fins at least control device disposed in a position, a capacitor, in order to dissipate the heat generated by the wire, at least the control device, condenser, than the wire downwardly And arranged inlet for taking in outside air, said exhaust port for discharging the intake air to the outside from the air inlet, and a cooling fan for generating an air current discharged from the exhaust port to the intake from the intake port, an intake cooler for cooling by circulating air of the secondary cooling liquid from said inlet port, that the dew condensation water generated in the intake air cooler has and a condensed water discharge device for discharging to the outside of the inverter device The gist.
請求項2記載の発明は、上記課題を解決するため、前記吸気冷却器からの冷却風の気温を検出する第1の温度検出器と、前記冷却フィンから排出される2次冷却水の液温度を検出する第2の温度検出器と、前記2次液冷却ポンプから供給される2次冷却水を前記冷却フィンに流すとともに前記熱交換機にこの2次冷却水をバイパスするように弁の開度を調整可能な3方弁と、第1の温度検出器により検出された冷却風の温度と第2の温度検出器により検出された冷却水の排出温度に基づいて、両者の温度差を設定範囲内になるように前記3方弁の開度を制御する3方弁制御回路とを具備したことを要旨とする。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 2 is a first temperature detector for detecting the temperature of the cooling air from the intake air cooler, and the liquid temperature of the secondary cooling water discharged from the cooling fins. And a second temperature detector for detecting the flow rate of the secondary coolant supplied from the secondary liquid cooling pump to the cooling fin and the valve opening so as to bypass the secondary coolant to the heat exchanger. Based on the temperature of the cooling air detected by the first temperature detector and the discharge temperature of the cooling water detected by the second temperature detector, the temperature difference between them can be set within a set range. The gist of the invention is that it comprises a three-way valve control circuit for controlling the opening of the three-way valve so as to be inside.
請求項3記載の発明は、上記課題を解決するため、前記冷却フィンは、前記吸気冷却器と一体化したことを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 3 is summarized in that the cooling fin is integrated with the intake air cooler.
請求項1記載の本発明によれば、インバータ装置の外気を取り込むための吸気口をインバータ装置の外部からの吸気を冷却する吸気冷却器にて冷却する。この冷却器で冷却した空気によってインバータ装置の内部の各装置を冷却する。また、吸気冷却器で発生した結露水をインバータ装置の外部に排出することによって、インバータ装置の内部のスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露防止をすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the intake port for taking in the outside air of the inverter device is cooled by the intake air cooler that cools the intake air from the outside of the inverter device. Each device inside the inverter device is cooled by the air cooled by the cooler. Further, by discharging the dew condensation water generated by the intake air cooler to the outside of the inverter device, it is possible to prevent the dew condensation generated on the fins that cool the switching elements inside the inverter device.
請求項2記載の本発明によれば、吸気冷却器の出力の空気温度と、スイッチング素子を冷却する冷却フィンの出力の液温から、3方弁にて冷却フィンへ供給される冷却液の量を可変することで冷却フィンの温度と吸気冷却器の差を設定値に合うように制御し、インバータ装置の内部のスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露の発生を精度良く防止することができる。 According to the second aspect of the present invention, the amount of the coolant supplied to the cooling fin by the three-way valve from the air temperature at the output of the intake air cooler and the liquid temperature at the output of the cooling fin that cools the switching element. By controlling the difference between the temperature of the cooling fin and the intake air cooler so as to match the set value, it is possible to accurately prevent the occurrence of condensation on the fin that cools the switching element inside the inverter device. .
請求項3記載の本発明によれば、スイッチング素子の発熱をインバータ装置の外部から供給された液体の循環により冷却する冷却フィンとインバータ装置の外部からの吸気を冷却する吸気冷却器と一体化した冷却フィンにより吸気冷却の空気を冷却し、この冷却後の空気にてインバータ装置の内部の各装置を冷却する。インバータ装置の内部のスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露防止をすることができる。 According to the present invention, the heat generation of the switching element is integrated with the cooling fin for cooling the liquid supplied from the outside of the inverter device and the intake air cooler for cooling the intake air from the outside of the inverter device. Air for cooling the intake air is cooled by the cooling fins, and each device inside the inverter device is cooled by the air after cooling. It is possible to prevent dew condensation that occurs on the fins that cool the switching elements inside the inverter device.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施例1]
図1は第1の実施の形態に係るインバータ装置の結露防止システムの構成を示す図である。
[Example 1]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a dew condensation prevention system for an inverter device according to a first embodiment.
このインバータ装置1は、図1に示すように、スイッチング素子であるIGBT8の発熱をインバータ装置の外部から供給された液体の循環により冷却する冷却フィン2と、インバータ装置の冷却フィンの冷却液を循環するための2次液冷却ポンプ13と、インバータ装置の冷却フィンからの冷却液の発熱を1次冷却液との間で熱交換する熱交換器11と、この1次冷却液を循環させるための1冷却液ポンプ12と、インバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置6、コンデンサ7、電線14等で発生する熱を放熱するためのインバータ装置の外気を取り込むための吸気口5と、この吸気口から吸気した空気をインバータ装置の外部に排出するための排気口10および冷却ファン9に加えて、インバータ装置1の外部からの吸気を冷却する吸気冷却器3と、この吸気冷却器3に発生した結露水をインバータ装置1の外部に排出する結露水排出装置4とからなっている。
As shown in FIG. 1, the inverter device 1 circulates cooling fins 2 that cool the heat generated by the IGBT 8 that is a switching element by circulation of the liquid supplied from the outside of the inverter device, and the cooling liquid of the cooling fins of the inverter device. A secondary liquid cooling pump 13 for heat exchange, a heat exchanger 11 for exchanging heat between the heat generated from the cooling fins of the inverter device and the primary cooling liquid, and for circulating the primary cooling liquid. In order to take in the outside air of the inverter device for radiating heat generated by at least the control device 6, the
特に、吸気冷却器3は、吸気口5の吸気を冷却した空気をインバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置6、コンデンサ7、電線14に送風して冷却する。また、吸気冷却器3は、インバータ装置1の外部から供給された2次冷却液の循環により吸気冷却器3自身を冷却する。結露水排出装置4は、吸気冷却器3で発生した結露水を外部に排出する。
In particular, the intake air cooler 3 cools the air that has cooled the intake air from the
以下、図1を参照して、インバータ装置の結露防止システムに関する詳細な動作について説明する。 Hereinafter, with reference to FIG. 1, the detailed operation | movement regarding the dew condensation prevention system of an inverter apparatus is demonstrated.
インバータ装置1で発生する発熱を冷却するために、冷却フィン2は、スイッチング素子であるIGBT8を冷却フィンに物理的に接触させることによってIGBT8のスイッチングにより発生する熱を冷却する。また、冷却フィン2は、インバータ装置の外部から供給された2次冷却液の循環により冷却フィン2自身を冷却する。2次側液冷却ポンプ13はインバータ装置1の冷却フィンに供給する2次冷却液を循環する。熱交換器11は、インバータ装置1の冷却フィン2からの2次冷却液を循環させ外部に熱を廃熱する。吸気口5は、インバータ装置の外気を取り込む。
In order to cool the heat generated in the inverter device 1, the cooling fin 2 cools the heat generated by the switching of the
吸気冷却器3は、吸気口5の吸気を冷却した空気をインバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置6、コンデンサ7、電線14に送風することで冷却する。また、吸気冷却器3は、インバータ装置1の外部から供給された2次冷却液の循環により吸気冷却器3自身を冷却する。結露水排出装置4は、吸気冷却器3で発生した結露水を外部に排出する。
The intake air cooler 3 cools the air that has cooled the intake air from the
排気口10および冷却ファン9は、制御装置6、コンデンサ7、電線14を空気で冷却した後の空気をインバータ装置1の外部に排気する。
The
本実施例によれば、インバータ装置1に外気を取り込むための吸気口5をインバータ装置1の外部からの吸気を冷却する吸気冷却器3によって冷却する。この吸気冷却器3で冷却した空気によってインバータ装置1の内部の各装置を冷却する。また、吸気冷却器3で発生した結露水をインバータ装置1の外部に排出することによって、インバータ装置1の内部のIGBT8(スイッチング素子)を冷却する冷却フィン2に発生する結露を防止をすることができる。
According to the present embodiment, the
[実施例2]
図2は第2の実施の形態に係るインバータ装置の結露防止システムの構成を示す図である。
[Example 2]
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a dew condensation prevention system for an inverter device according to a second embodiment.
実施例2の特徴は、実施例1に示す装置に対して、3方弁制御回路14、温度検出器15a、温度検出器15b、3方弁17を設けられたことにある。
The characteristic of the second embodiment is that a three-way
温度検出器15bは吸気冷却器3で冷却された空気温度を検出する。温度検出器15aはスイッチング素子であるIGBT8を冷却した後の冷却フィン2の液温度を検出する。3方弁制御回路14は、温度検出器15aと温度検出器15bの温度差が設定値になるように、温度検出器15a、温度検出器15bで検出された両者の温度から減算器で温度差を求め、さらにこの温度差を減算器に入力して設定値で減算した結果値を積分器Plに入力してこの出力を3方弁17の開度信号として出力する。3方弁17は、3方弁制御回路14からの制御信号に従って内部に設けられた弁の開度が調整され、3方弁17から冷却フィン2へ供給される冷却液の量と、熱交換機11へ供給される冷却液の量とが可変される。
The temperature detector 15b detects the temperature of the air cooled by the intake air cooler 3. The temperature detector 15a detects the liquid temperature of the cooling fin 2 after cooling the
本実施例によれば、吸気冷却器3の出力の空気温度と、IGBT8(スイッチング素子)を冷却する冷却フィン2の出力側の液温から、3方弁17にて冷却フィンへ供給される冷却液の量を可変することで、冷却フィン2の冷却風の温度と吸気冷却器3の2次冷却液の温度との温度差が設定温度値になるように3方弁17の弁の開度を制御するので、インバータ装置1の内部のIGBT8を冷却する冷却フィン2に発生する結露発生を精度良く防止することができる。
According to the present embodiment, the cooling supplied to the cooling fin by the three-
[実施例3]
図3は第3の実施の形態に係るインバータ装置の結露防止システムの構成を示す図である。
[Example 3]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a dew condensation prevention system for an inverter device according to a third embodiment.
実施例3の特徴は、実施例1に示す装置に対して、図3に示すように、冷却フィン2a、吸気口5、排気口10のそれぞれの位置を変更したことにある。
The feature of the third embodiment is that the positions of the cooling fin 2a, the
冷却フィン2と吸気冷却器を一体化して冷却フィン2aとする。インバータ装置で発生する発熱を冷却するために、冷却フィン2aは、スイッチング素子であるIGBT8を冷却フィンに物理的に接触させることによってIGBT8のスイッチングにより発生する熱を冷却する。
The cooling fin 2 and the intake air cooler are integrated into a cooling fin 2a. In order to cool the heat generated in the inverter device, the cooling fin 2a cools the heat generated by the switching of the
また、冷却フィン2aは、インバータ装置外部から供給された2次冷却液の循環により冷却フィン2a自身を冷却する。 Moreover, the cooling fin 2a cools the cooling fin 2a itself by circulation of the secondary coolant supplied from the outside of the inverter device.
さらに、冷却フィン2aは、吸気口5からの外気を冷却する。2次側液冷却ポンプ13はインバータ装置の冷却フィン2aに供給する2次冷却液を循環する。熱交換器11は、インバータ装置の冷却フィン2aからの2次冷却液の熱を1次冷却液との間で熱交換する。1次側冷却ポンプ12は、1次冷却液を循環させ外部に熱を廃熱する。
Further, the cooling fin 2 a cools the outside air from the
吸気口5は、インバータ装置の外気を取り込む。排気口10および冷却ファン9は、制御装置6、コンデンサ7、電線14を空気で冷却した後の空気をインバータ装置の外部に排気する。結露排出装置4は、冷却フィン12aで発生した結露水を外部に排出する。
The
本実施例によれば、IGBT8(スイッチング素子)の発熱をインバータ装置1の外部から供給された液体の循環により冷却する冷却フィン2とインバータ装置1の外部からの吸気を冷却する吸気冷却器3と一体化した冷却フィン9により吸気冷却の空気を冷却し、この冷却後の空気によってインバータ装置1の内部の各装置を冷却する。インバータ装置1の内部のIGBT8を冷却する冷却フィン2に発生する結露を防止をすることができる。
According to the present embodiment, the cooling fin 2 that cools the heat generated by the IGBT 8 (switching element) by circulation of the liquid supplied from the outside of the inverter device 1, and the intake air cooler 3 that cools the intake air from the outside of the inverter device 1, The intake cooling air is cooled by the integrated cooling fins 9, and each device inside the inverter device 1 is cooled by the cooled air. It is possible to prevent dew condensation that occurs in the cooling fin 2 that cools the
以上のように、実施例1〜3によれば、インバータ装置の内部のスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露を防止をすることで、フィンの結露により発生する絶縁不良を防止することができる。 As described above, according to the first to third embodiments, it is possible to prevent insulation failure caused by the condensation of the fins by preventing the condensation that occurs on the fins that cool the switching elements inside the inverter device. .
1 インバータ装置
2 冷却フィン
2a 冷却フィン
3 吸気冷却器
4 結露水排出器
5 吸気口
6 制御装置
7 コンデンサ
8 IGBT
9 冷却フィン
10 排気口
11 熱交換器
12 1次冷却ポンプ
13 2次冷却ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter apparatus 2 Cooling fin 2a Cooling fin 3 Intake cooler 4
9 Cooling
Claims (3)
前記スイッチング素子の発熱をインバータ装置の外部から供給された2次冷却液の循環により冷却する冷却フィンと、
前記冷却フィンに2次冷却液を循環させるための2次液冷却ポンプと、
前記冷却フィンから排出される冷却液の発熱を1次冷却液との間で熱交換する熱交換器と、
この1次冷却液を循環させるための1次液冷却ポンプと、
前記冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置、コンデンサ、電線で発生する熱を放熱するために、前記少なくとも制御装置、コンデンサ、電線よりも下方に配置され外気を取り込むための吸気口と、
前記吸気口から吸気した空気を外部に排出するための排気口と、
前記吸気口から吸気して前記排気口から排出する気流を発生させる冷却ファンと、
前記吸気口からの吸気を前記2次冷却液の循環により冷却する吸気冷却器と、
前記吸気冷却器に発生した結露水を前記インバータ装置の外部に排出する結露水排出装置とを具備したことを特徴とするインバータ装置の結露防止システム。 In the dew condensation prevention system of the inverter device that cools the fins for cooling the heat generated from the switching element of the inverter device by circulating the liquid supplied from the outside,
A cooling fin for cooling the heat generated by the switching element by circulation of a secondary coolant supplied from the outside of the inverter device;
A secondary liquid cooling pump for circulating a secondary cooling liquid through the cooling fins;
A heat exchanger for exchanging heat between the cooling liquid discharged from the cooling fin and the primary cooling liquid;
A primary liquid cooling pump for circulating the primary cooling liquid;
Intake air for taking in outside air arranged below at least the control device, the condenser, and the electric wire to dissipate heat generated at least by the control device, the condenser, and the electric wire arranged at positions excluding the upper direction of the cooling fin. Mouth ,
An exhaust port for discharging air that air from the intake port to the outside,
A cooling fan that generates airflow that is sucked from the air intake and exhausted from the exhaust ;
An intake air cooler that cools intake air from the intake port by circulation of the secondary coolant ;
Condensation prevention system of the inverter apparatus characterized by comprising a condensed water discharge device for discharging the condensed water generated in the intake cooler to the outside of the inverter device.
前記冷却フィンから排出される2次冷却水の液温度を検出する第2の温度検出器と、
前記2次液冷却ポンプから供給される2次冷却水を前記冷却フィンに流すとともに前記熱交換機にこの2次冷却水をバイパスするように弁の開度を調整可能な3方弁と、
第1の温度検出器により検出された冷却風の温度と第2の温度検出器により検出された冷却水の排出温度に基づいて、両者の温度差を設定範囲内になるように前記3方弁の開度を制御する3方弁制御回路とを具備したことを特徴とする請求項1記載のインバータ装置の結露防止システム。 A first temperature detector for detecting the temperature of the cooling air from the intake air cooler;
A second temperature detector for detecting a liquid temperature of the secondary cooling water discharged from the cooling fin;
A three-way valve capable of adjusting the opening of the valve so that the secondary cooling water supplied from the secondary liquid cooling pump flows into the cooling fin and bypasses the secondary cooling water to the heat exchanger;
Based on the temperature of the cooling air detected by the first temperature detector and the discharge temperature of the cooling water detected by the second temperature detector, the three-way valve adjusts the temperature difference between the two to be within a set range. A dew condensation prevention system for an inverter device according to claim 1, further comprising a three-way valve control circuit for controlling the opening degree of the inverter device.
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