JP6563161B1 - 冷却器、電力変換装置ユニット及び冷却システム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る電力変換装置ユニットは、電力変換を行う電力変換装置と、前記電力変換装置が一方の面に配置される第1板状部材と、前記第1板状部材の他方の面と対向して配置された第2板状部材と、前記第1板状部材と前記第2板状部材との間に形成され、前記電力変換装置を冷却する第1冷却媒体が流動する冷却媒体流路と、前記冷却媒体流路に設けられ、前記第1板状部材から前記第2板状部材に向かって延びた複数の第1中実フィンと、前記冷却媒体流路に設けられ、前記複数の第1中実フィンのうち前記第1冷却媒体の流動方向で隣り合う2つの第1中実フィン同士を接続する第2中実フィンと、を備える。
本発明に係る冷却システムは、本発明に係る電力変換装置ユニットを有し前記第1冷却媒体を循環させて前記電力変換装置を冷却する第1冷却回路と、第2冷却媒体を循環させて、前記電力変換装置により制御される回転機を冷却する第2冷却回路と、前記第1冷却媒体と前記第2冷却媒体との熱交換を行う熱交換器と、を備える。
図1は、実施の形態1に係る冷却システム30の構成を示す構成図である。冷却システム30は、図1に示すように、冷却器20、モータ40、ラジエータ50、ポンプ60及びそれらを接続する配管70を備えている。
図9は、実施の形態2である冷却器20Aに係る放熱板10Aの平板部11の一方主面S1をこの面と直交する方向から見た平面図であり、図10は、図9のG−G断面、HH断面、I−I断面及びJ−J断面における断面図である。
図11は、実施の形態3である冷却器20Bに係る放熱板10Bの平板部11の一方主面S1をこの面と直交する方向から見た平面図であり、図12は、図11のK−K断面、L−L断面、M−M断面及びN−N断面における断面図である。
図13は、実施の形態4である冷却器20Cに係る放熱板10Cの一方主面S1をこの面と直交する方向から見た平面図である。
本発明に係る冷却器は、前記実施の形態1〜4に係る冷却器に限らずその要旨の範囲内において変更可能である。例えば、上記の実施の形態1〜4における冷却媒体は不凍液であったが、これを冷却された気体に代えてもよい。また、図14に示すように、柱状フィンの形状を角柱状にしてもよい。さらに、冷却器を含む冷却システムにおける、冷却媒体の循環経路は、図15に示すように、ラジエータ50、ポンプ60、モータ40及び冷却器20の順であってもよい。これに加え、例えば、中間フィン14の主面に形成された凹凸Gは、V字の溝だけでなく、半円状の凹部等であってもよい。
本発明の実施の形態5に係る電力変換装置ユニット及び冷却システムについて説明する。図16は、本実施の形態に係る冷却システムの構成を示す構成図である。図16に示すように、本実施の形態に係る冷却システムは、第1冷却媒体を循環させる第1冷却回路30Aと、第2冷却媒体を循環させる第2冷却回路30Bと、第1冷却媒体と第2冷却媒体との熱交換を行う熱交換器31と、を有している。第1冷却回路30Aは、電力変換装置ユニット180を有している。電力変換装置ユニット180は、電力変換装置81と、電力変換装置81を冷却する冷却器20と、を有している。電力変換装置81は、半導体素子、リアクトル、コンデンサ等の複数の電気部品と、これらの電気部品が実装された絶縁基板と、を備えている。第1冷却回路30Aは、第1冷却媒体を用いて電力変換装置81を冷却する回路である。第2冷却回路30Bは、第2冷却媒体を用いて、電力変換装置81により制御されるモータ40を冷却する回路である。熱交換器31は、第1冷却媒体を流通させる第1冷却媒体流路と、第2冷却媒体を流通させる第2冷却媒体流路と、を有する対向流型の熱交換器である。
本発明の実施の形態6に係る電力変換装置ユニットについて説明する。図23は、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット180の冷却器20の構成を示す平面図である。図24は、図23のA5−A5断面、A6−A6断面、A7−A7断面及びA8−A8断面を併せて示す図である。本実施の形態は、中間フィン14の高さに関する点で実施の形態5と異なっている。この点以外については、実施の形態5と同様である。
本発明の実施の形態7に係る電力変換装置ユニットについて説明する。図25は、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット180の冷却器20の構成を示す平面図である。図26は、図25のA9−A9断面、A10−A10断面、A11−A11断面及びA12−A12断面を併せて示す図である。本実施の形態は、中間フィン14の高さに関する点で実施の形態5と異なっている。この点以外については、実施の形態5と同様である。
本発明の実施の形態8に係る電力変換装置ユニットについて説明する。図27は、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット180の冷却器20の構成を示す平面図である。本実施の形態は、中間フィン14の表面形状に関する点で実施の形態5と異なっている。この点以外については、実施の形態5と同様である。
本発明に係る電力変換装置ユニット及び冷却システムは、上記実施の形態5〜8に限らずその要旨の範囲内において変更可能である。例えば、上記実施の形態5〜8における第1冷却媒体は不凍液であったが、第1冷却媒体は不凍液以外の液体であってもよいし、気体であってもよい。また、上記実施の形態5〜8における第2冷却媒体は絶縁油であったが、第2冷却媒体は絶縁油以外の液体であってもよいし、気体であってもよい。また、上記実施の形態5〜8における柱状フィン12の形状は円柱状であったが、図28に示すように、柱状フィン12の形状は角柱状であってもよい。
Claims (20)
- 電力変換装置を冷却するための冷却器であって、
開口部を有し、冷却媒体が流れ込む流入口及び前記冷却媒体が流れ出る流出口が設けられた箱状のケースと、
一方主面が前記冷却媒体と接触する平板部、前記平板部の前記一方主面に複数設けられた柱状フィン、及び前記流入口から前記流出口に向かう流動方向において隣り合う前記柱状フィンを連結する中間フィンを有し、前記開口部に取り付けられる放熱板と、
を備える、冷却器。 - 前記柱状フィンは、前記一方主面と直交する方向から見たとき、千鳥状に配置されている、請求項1に記載の冷却器。
- 前記中間フィンは、複数存在し、
前記一方主面と直交する高さ方向において、高さの異なる前記中間フィンが存在する、請求項1又は請求項2に記載の冷却器。 - 前記中間フィンの高さは、前記流動方向において上流側から下流側に向かうにしたがって高くなる、請求項3に記載の冷却器。
- 前記柱状フィンの材料は、前記中間フィンの材料と異なる、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の冷却器。
- 前記柱状フィンの形状は、円柱状である、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の冷却器。
- 前記中間フィンの前記冷却媒体と接触する面には凹凸が形成されている、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の冷却器。
- 前記一方主面と直交する高さ方向において、前記中間フィンの高さは、前記柱状フィンの高さと同じである、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の冷却器。
- 電力変換を行う電力変換装置と、
前記電力変換装置が一方の面に配置される第1板状部材と、
前記第1板状部材の他方の面と対向して配置された第2板状部材と、
前記第1板状部材と前記第2板状部材との間に形成され、前記電力変換装置を冷却する第1冷却媒体が流動する冷却媒体流路と、
前記冷却媒体流路に設けられ、前記第1板状部材から前記第2板状部材に向かって延びた複数の第1中実フィンと、
前記冷却媒体流路に設けられ、前記複数の第1中実フィンのうち前記第1冷却媒体の流動方向で隣り合う2つの第1中実フィン同士を接続する第2中実フィンと、
を備える電力変換装置ユニット。 - 前記第2中実フィンは、平板状の形状を有するブレードフィンである請求項9に記載の電力変換装置ユニット。
- 前記複数の第1中実フィンのそれぞれは、半円状又は扇形状の平面形状を有する複数の部分柱状フィンが組み合わされた円柱状の形状を有している請求項9又は請求項10に記載の電力変換装置ユニット。
- 前記複数の第1中実フィンのそれぞれは、前記第1板状部材及び前記第2板状部材の双方に接触している請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の電力変換装置ユニット。
- 前記第2中実フィンは複数設けられており、
互いに高さの異なる前記第2中実フィンが存在する請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の電力変換装置ユニット。 - 前記第2中実フィンの表面には凹凸が形成されている請求項9から請求項13のいずれか1項に記載の電力変換装置ユニット。
- 前記第1冷却媒体の流動方向に直交する方向における前記複数の第1中実フィンのそれぞれの幅をRとし、前記第1冷却媒体の流動方向に直交する方向における前記第2中実フィンの幅をtとしたとき、
R/t>1の関係が満たされる請求項9から請求項14のいずれか1項に記載の電力変換装置ユニット。 - 前記冷却媒体流路に設けられ、前記第1板状部材に沿って前記第1冷却媒体の流動方向と交差する方向に延び、少なくとも前記第1中実フィンに接続される第3中実フィンと、
前記冷却媒体流路に設けられ、前記第2板状部材に沿って前記第1冷却媒体の流動方向と交差する方向に延び、少なくとも前記第1中実フィンに接続される第4中実フィンと、
をさらに備え、
前記第3中実フィン及び前記第4中実フィンは、前記第1冷却媒体の流動方向において交互に設けられている請求項9から請求項15のいずれか1項に記載の電力変換装置ユニット。 - 前記第3中実フィン及び前記第4中実フィンのそれぞれは、平板状の形状を有するブレードフィンである請求項16に記載の電力変換装置ユニット。
- 前記第3中実フィンは、前記第1板状部材に接触しているとともに、隙間を介して前記第2板状部材と対向しており、
前記第4中実フィンは、前記第2板状部材に接触しているとともに、隙間を介して前記第1板状部材と対向している請求項16又は請求項17に記載の電力変換装置ユニット。 - 請求項9から請求項18のいずれか1項に記載の電力変換装置ユニットを有し前記第1冷却媒体を循環させて前記電力変換装置を冷却する第1冷却回路と、
第2冷却媒体を循環させて、前記電力変換装置により制御される回転機を冷却する第2冷却回路と、
前記第1冷却媒体と前記第2冷却媒体との熱交換を行う熱交換器と、
を備える冷却システム。 - 前記熱交換器は、前記電力変換装置ユニットと前記回転機とに物理的に挟まれた位置に配置されている請求項19に記載の冷却システム。
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