JP6086156B2 - フィルタ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、フィルタ装置に関するものである。
入力を順変換するコンバータ部とこのコンバータ部の出力を逆変換するインバータ部とを含む電力変換装置と、電源との間において、高調波電流の抑制のためにフィルタリアクトルや昇圧リアクトルを電気的に接続することが知られている。そして、このようなフィルタリアクトルや昇圧リアクトルは、電力変換装置の設置個所近傍に個別に配置されるのが一般的であった。
そこで、設置スペースの低減化や配線工数の削減等を目的として、フィルタリアクトル等を一つのモジュールに内蔵させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上記特許文献１では、フィルタリアクトル等を一つのモジュールに内蔵することは記載されているものの、その具体的構成については示されていない。そして、フィルタリアクトル等を筐体に収納する場合、筐体の運搬等を考慮すると小型化が図られていることが望ましく、更にリアクトル等の冷却も良好に行われることが好ましい。
本発明は、上記実情に鑑みて、装置全体の小型化を図りつつ、フィルタリアクトルや昇圧リアクトルの冷却を良好に行うことができるフィルタ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るフィルタ装置は、入力を順変換するコンバータ部と前記コンバータ部の出力を逆変換するインバータ部とを含む電力変換装置と、電源との間に電気的に接続されるものであって、高周波成分を除去するためのフィルタリアクトルと、前記フィルタリアクトルを通過した電流の電圧を上昇させるための昇圧リアクトルとを筐体に収納して構成されたフィルタ装置であって、前記昇圧リアクトルは、鉄芯に対してスペーサを適宜介在させながら巻線を巻回することで前記巻線の内周部と外周部との間に前記筐体に導入された空気の通風路を構成するものであり、該通風路を通過した空気が自身の直上域に配置されたフィルタリアクトルの周囲を通過するよう収納されたことを特徴とする。
また本発明は、上記フィルタ装置において、前記筐体に形成された吸込口を通じて外部の空気を該筐体内に吸い込み、該筐体内を通過した空気を前記筐体に形成された吹出口を通じて外部に吹き出させる送風手段と、前記筐体内に配設され、かつ前記吸込口を通じて吸い込まれた空気を前記通風路に案内するガイド部材とを備えたことを特徴とする。
また本発明は、上記フィルタ装置において、前記フィルタリアクトルにより除去された高周波成分の電流を通過させるフィルタ抵抗部材を備え、前記フィルタ抵抗部材は、前記フィルタリアクトルの周囲を通過した空気の通過域に配置されたことを特徴とする。
また本発明は、上記フィルタ装置において、前記フィルタリアクトルにより除去された高周波成分の電流を蓄積するフィルタコンデンサを備え、前記フィルタコンデンサは、前記フィルタリアクトル及び前記昇圧リアクトルが収納された室とは区画された室に配置されたことを特徴とする。
本発明によれば、昇圧リアクトルは、鉄芯に対してスペーサを適宜介在させながら巻線を巻回することで巻線の内周部と外周部との間に筐体に導入された空気の通風路を構成しており、該通風路を通過した空気が自身の直上域に配置されたフィルタリアクトルの周囲を通過するよう収納されているので、フィルタリアクトルと上下に対応して収納されていることになる。これによりフィルタリアクトル及び昇圧リアクトルの配設個所における幅寸法を十分に小さくすることができ、筐体の幅寸法も小さくすることができる。しかも、昇圧リアクトルは、自身が構成した通風路に空気を通過させるので、該空気との接触面積を増大させて放熱面積を増大させることができる。従って、装置全体の小型化を図りつつ、フィルタリアクトルや昇圧リアクトルの冷却を良好に行うことができるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、本発明に係るフィルタ装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態であるフィルタ装置が適用された接続図である。この図１に示すように、フィルタ装置１０は、交流電源１と電力変換装置２との間に電気的に接続されている。電力変換装置２は、交流電流を直流電流に変換するためのコンバータ部３と、コンバータ部３より出力された直流電流を交流電流に変換してモータ等の負荷５を駆動させるインバータ部４とを有している。これらコンバータ部３及びインバータ部４は、それぞれ個別に専用の筐体に収納されて構成されている。
フィルタ装置１０は、フィルタリアクトル１１、昇圧リアクトル１２、フィルタ抵抗部材１３及びフィルタコンデンサ１４を筐体であるフィルタ本体２０に収納して構成されている。
フィルタリアクトル１１は、特定の高周波成分を除去するためのものである。昇圧リアクトル１２は、フィルタリアクトル１１を通過した電流の電圧を上昇させるためのものである。フィルタ抵抗部材１３は、フィルタリアクトル１１により除去された高周波成分の電流を通過させるためのものである。フィルタコンデンサ１４は、フィルタ抵抗部材１３を通過した高周波成分の電流を蓄積するためのものである。
図２は、図１に示したフィルタ装置の外観を示す斜視図であり、図３及び図４は、それぞれフィルタ装置の内部構造を示す斜視図であり、図５は、フィルタ装置の構成を模式的に示す模式図である。
これら図２〜図５に示すように、フィルタ本体２０は、下端部に取り付けた車輪２１により移動可能なもので、区画された２つの室２２ａ，２２ｂを有している。かかるフィルタ本体２０において、一方の室２２ａ（以下、後室２２ａともいう）には、フィルタリアクトル１１、昇圧リアクトル１２及びフィルタ抵抗部材１３が配設され、他方の室２２ｂ（以下、前室２２ｂともいう）には、フィルタコンデンサ１４が配設されている。これら２つの室２２ａ，２２ｂは、上部開口２３を通じて連通している。
また、フィルタ本体２０には、吸込口２４及び吹出口２５が設けられている。吸込口２４は、フィルタコンデンサ１４が配設されている前室２２ｂを閉塞する前面カバー２２ｂ１の下方部に形成されており、フィルタリアクトル１１等が配設された後室２２ａに連通している。吹出口２５は、後室２２ａの上面に形成された開口であって、冷却ファン１５が配設されることで構成されている。
冷却ファン１５は、駆動指令が与えられて駆動する場合に、吸込口２４を通じて外部の空気をフィルタ本体２０内に吸い込み、該フィルタ本体２０内を通過した空気を吹出口２５を通じて外部に吹き出させる送風手段である。
図６は、図１に示したフィルタリアクトル及び昇圧リアクトルを示す斜視図である。これらフィルタリアクトル１１及び昇圧リアクトル１２は、共通の配線に電気的に接続されるもの同士が上下関係となるように配置されており、より詳細には、昇圧リアクトル１２の直上域に対応するフィルタリアクトル１１が配置されるよう支持板３０及び支持バー３１に支持されている。ここで昇圧リアクトル１２が対応するフィルタリアクトル１１よりも下方域に配置されているのは、昇圧リアクトル１２の重量がフィルタリアクトル１１よりも大きいためである。
これらフィルタリアクトル１１及び昇圧リアクトル１２は、従来公知のように、鉄芯１１ａ，１２ａに巻線１１ｂ，１２ｂを巻回することで構成されるものである。そして、フィルタリアクトル１１の巻線１１ｂの一端部に設けられた導体バー１１１と、昇圧リアクトル１２の巻線１２ｂの一端部にロウ付けされた導体バー１２１とを連結することでフィルタリアクトル１１と昇圧リアクトル１２は互いに電気的に接続される。一方、フィルタリアクトル１１の巻線１１ｂの他端部にロウ付けされた導体バー１１２は、フィルタ抵抗部材１３に電気的に接続され、昇圧リアクトル１２の巻線１２ｂの他端部にロウ付けされた導体バー１２２は、図示せぬ出力端子を介して電力変換装置２のコンバータ部３に電気的に接続される。
ところで、昇圧リアクトル１２においては、次のような工夫が施されている。すなわち、昇圧リアクトル１２は、図７に示すように、鉄芯１２ａに対して絶縁性材料から形成されるスペーサ１２３を適宜介在させながら巻線１２ｂを巻回することで鉄芯１２ａと巻線１２ｂとの間、並びに巻線１２ｂの内周部と外周部との間にフィルタ本体２０に導入された空気の通風路１２５を構成している。
そして、昇圧リアクトル１２の下方域においては、ガイド部材１６が配設されている。ガイド部材１６は、鋼板又は絶縁材を適宜屈曲等させて構成されるものであり、冷却ファン１５が駆動することで吸込口２４を通じてフィルタ本体２０の内部に進入した空気を上記通風路１２５に導くためのものである。
また、フィルタリアクトル１１においても、昇圧リアクトル１２と同様に、鉄芯１１ａに対して絶縁性材料から形成されるスペーサ（図示せず）を適宜介在させながら巻線１１ｂを巻回することで鉄芯１１ａと巻線１１ｂとの間にフィルタ本体２０に導入された空気の通風路（図示せず）を構成してもよい。
フィルタ抵抗部材１３は、フィルタリアクトル１１の上方域に配設されており、冷却ファン１５の下方に配設されている。このフィルタ抵抗部材１３は、最も発熱量が大きいため、フィルタ本体２０を通過する空気流れの最も下流側に配設されている。かかるフィルタ抵抗部材１３は、図９に示すように、複数の平板状部材１３ａを左右に並設し、互いの間に空気が通過する通過路１３ｂが形成されるよう構成されている。そして、一端部１３１がフィルタリアクトル１１に電気的に接続され、他端部１３２がフィルタコンデンサ１４に電気的に接続されている。ここでフィルタコンデンサ１４に電気的に接続される配線は、上部開口２３を通過して配設されることになる。
フィルタコンデンサ１４は、これらフィルタリアクトル１１、昇圧リアクトル１２及びフィルタ抵抗部材１３とは別の前室２２ｂに配設されている。これは、フィルタコンデンサ１４は、フィルタリアクトル１１、昇圧リアクトル１２及びフィルタ抵抗部材１３に比して発熱量が小さいとともに、フィルタリアクトル１１、昇圧リアクトル１２及びフィルタ抵抗部材１３からの発熱の影響を受けないようにするためである。
以上のような構成を有するフィルタ装置１０においては、冷却ファン１５が駆動すると、図５に示したように吸込口２４を通じて外部の空気がフィルタ本体２０の内部に進入する。フィルタ本体２０の内部に進入した空気は、吹出口２５に向けてフィルタ本体２０の内部を通過することになるが、図８に示すようにガイド部材１６により昇圧リアクトル１２の通風路１２５に導かれ、昇圧リアクトル１２の通風路１２５を空気が通過する。このようにして昇圧リアクトル１２の通風路１２５を通過した空気は、フィルタリアクトル１１の周囲を通過し、その後にフィルタ抵抗部材１３の周囲を通過して吹出口２５より外部に吹き出される。
このように昇圧リアクトル１２では、通風路１２５を空気が通過することで冷却され、フィルタリアクトル１１では、昇圧リアクトル１２を通過した空気が通過することで冷却される。また、フィルタ抵抗部材１３では、フィルタリアクトル１１を通過した空気が通過することで冷却される。
ところで、上記冷却ファン１５の駆動により、フィルタコンデンサ１４が配設された前室２２ｂにおいても、内部の空気が上部開口２３を通じて冷却ファン１５に吸い込まれて外部に吹き出されることになる。これにより、上記昇圧リアクトル１２等に比して発熱量が小さいフィルタコンデンサ１４においても、自身の周囲に空気が通過することで冷却される。
以上説明したように、本発明の実施の形態であるフィルタ装置１０によれば、昇圧リアクトル１２は、鉄芯１２ａに対してスペーサ１２３を適宜介在させながら巻線１２ｂを巻回することで巻線１２ｂの内周部と外周部との間に通風路１２５を構成しており、通風路１２５を通過した空気が自身の直上域に配置されたフィルタリアクトル１１の周囲を通過するよう収納されているので、昇圧リアクトル１２は、フィルタリアクトル１１と上下に対応して収納されていることになる。これによりフィルタリアクトル１１及び昇圧リアクトル１２の配設個所における幅寸法を十分に小さくすることができ、フィルタ本体２０の幅寸法も小さくすることができる。しかも、昇圧リアクトル１２は、自身が構成した通風路１２５に空気を通過させるので、該空気との接触面積を増大させて放熱面積を増大させることができる。従って、装置全体の小型化を図りつつ、フィルタリアクトル１１や昇圧リアクトル１２の冷却を良好に行うことができる。
上記フィルタ装置１０によれば、冷却ファン１５が、駆動する場合に、吸込口２４を通じて外部の空気をフィルタ本体２０内に吸い込み、該フィルタ本体２０内を通過した空気を吹出口２５を通じて外部に吹き出させるものであり、フィルタ本体２０内に配設されたガイド部材１６が吸込口２４を通じて吸い込まれた空気を通風路１２５に案内するので、外部より吸い込んだ空気を効率よく通風路１２５に導くことができ、通風路１２５を通過する空気量を増大させることでフィルタリアクトル１１及び昇圧リアクトル１２の冷却効率を向上させることができる。
上記フィルタ装置１０によれば、フィルタ抵抗部材１３がフィルタリアクトル１１の周囲を通過した空気の通過域に配置されているので、最も発熱量が大きいフィルタ抵抗部材１３を通過した空気をフィルタリアクトル１１等の周囲に通過させることがなく、これによりフィルタリアクトル１１及び昇圧リアクトル１２の冷却を良好に行うことができる。
上記フィルタ装置１０によれば、フィルタコンデンサ１４が、フィルタリアクトル１１及び昇圧リアクトル１２が収納された後室２２ａとは区画された前室２２ｂに配置されているので、フィルタリアクトル１１等の発熱要素の発熱によりフィルタコンデンサ１４に悪影響を与えてしまうことを防止することができる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
上述した実施の形態では、昇圧リアクトル１２の下方部にガイド部材１６を配設したが、本発明においてはフィルタリアクトル１１の下方部にも昇圧リアクトル１２を通過した空気をフィルタリアクトル１１の通風路に案内するガイド部材を配設してもよい。
上述した実施の形態では、冷却ファン１５を吹出口２５の構成要素として、後室２２ａの上部に配設していたが、本発明においては、送風手段は筐体の任意の個所に配設されてもよい。
１ 交流電源
２ 電力変換装置
３ コンバータ部
４ インバータ部
１０ フィルタ装置
１１ フィルタリアクトル
１１ａ 鉄芯
１１ｂ 巻線
１２ 昇圧リアクトル
１２ａ 鉄芯
１２ｂ 巻線
１２３ スペーサ
１２５ 通風路
１３ フィルタ抵抗部材
１４ フィルタコンデンサ
１５ 冷却ファン
１６ ガイド部材
２０ フィルタ本体
２１ 車輪
２２ａ 後室
２２ｂ 前室
２３ 上部開口
２４ 吸込口
２５ 吹出口
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Claims (5)
- 入力を順変換するコンバータ部と前記コンバータ部の出力を逆変換するインバータ部とを含む電力変換装置と、電源との間に電気的に接続されるものであって、
高周波成分を除去するためのフィルタリアクトルと、前記フィルタリアクトルを通過した電流の電圧を上昇させるための昇圧リアクトルとを筐体に収納して構成されたフィルタ装置であって、
前記昇圧リアクトルは、前記フィルタリアクトルの下方域に配置されるもので、鉄芯に対してスペーサを適宜介在させながら巻線を巻回することで前記巻線の内周部と外周部との間に前記筐体に導入された空気の通風路を構成するものであり、該通風路を通過した空気が自身の直上域に配置されたフィルタリアクトルの周囲を通過するよう収納されたことを特徴とするフィルタ装置。 - 前記筐体に形成された吸込口を通じて外部の空気を該筐体内に吸い込み、該筐体内を通過した空気を前記筐体に形成された吹出口を通じて外部に吹き出させる送風手段と、
前記筐体内に配設され、かつ前記吸込口を通じて吸い込まれた空気を前記通風路に案内するガイド部材と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。 - 前記フィルタリアクトルにより除去された高周波成分の電流を通過させるフィルタ抵抗部材を備え、
前記フィルタ抵抗部材は、前記フィルタリアクトルの周囲を通過した空気の通過域に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。 - 前記フィルタリアクトルにより除去された高周波成分の電流を通過させるフィルタ抵抗部材を備え、
前記フィルタ抵抗部材は、前記フィルタリアクトルの周囲を通過した空気の通過域に配置されたことを特徴とする請求項２に記載のフィルタ装置。 - 前記フィルタリアクトルにより除去された高周波成分の電流を蓄積するフィルタコンデンサを備え、
前記フィルタコンデンサは、前記フィルタリアクトル及び前記昇圧リアクトルが収納された室とは区画された室に配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のフィルタ装置。
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