JP6772081B2 - 熱交換器 - Google Patents
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本発明の好ましい態様は、前記ガイド板は、円筒状のガイド板、複数の円弧状セグメントからなるガイド板または円筒の一部を半径方向に切り取った略円筒状のガイド板からなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の内側側面が前記モータ制御ケーシングの周辺に多角形状をなすように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の最下点の鉛直方向の延長線が、前記ファンが気流を発生する水平方向の有効点と一致していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の半径方向の内側側面は、鉛直線に対して所定の角度で半径方向内方に傾いていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の半径方向の外側側面は、鉛直線に対して所定の角度で半径方向外方に傾いていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の上面の鉛直方向の位置は、前記モータ制御ケーシングにおける温度が最も高い側面の位置と略同一であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の下面の鉛直方向の位置は、前記ファンに近接した位置であって前記ファンに接触しない位置であることを特徴とする。
(1)冷却塔またはラジエータなどの熱交換器が備えているファンの駆動により生じる熱交換器本体の外部から内部に向かう空気の流れを利用してインバータ装置およびモータを空冷することにより、インバータ装置用の空冷用ファンやモータ用の空冷用ファンを削除することができ、余分な設備及び電力を使用することなくインバータ装置およびモータを冷却することができる。
(2)空冷用ファン等の外扇ファンや多数のフィンを持たない冷却構造とすることができ、製造コストを低減することができる。
(3)熱交換器が備えているファンの駆動により生じる熱交換器本体の外部から内部に向かう空気の流れを利用してインバータ装置およびモータを効率的に冷却することができるため、インバータ装置およびモータの小型化による放熱面積の減少に対応できる。
(4)ガイド板により気流の循環を防ぐことができ、送風効率を改善することができる。
図1は、本発明の熱交換器である冷却塔の一実施形態を示す模式図である。図1に示す冷却塔は、冷却塔本体(熱交換器本体)3と、冷却塔本体3の内部に配置された充填材2と、冷却塔本体3の上部に取り付けられたファン装置1を備えている。ファン装置1の詳細な構成は後述する。ファン装置1のファンケーシング18内に配置されたファン5をモータ7によって回転させると、冷却塔本体3の側面に設けられたルーバ15を通って、空気が冷却塔本体3に導入される。冷却塔本体3に導入された空気は、ファン装置1を通って冷却塔から排出される。
図6(a)に示す例においては、ガイド板56の内側側面56aがモータ制御ケーシング17に一定の間隔をもつように構成されている。図示例では、ガイド板56は円筒状に形成されており、内側側面56aがモータ制御ケーシング17に一定の間隔をもっている。
図6(b)に示す例においては、ガイド板56の内側側面56aがモータ制御ケーシング17の周辺に多角形状をなすように構成されている。図示例では、ガイド板56は八角筒状に形成されており、内側側面56aがモータ制御ケーシング17の周辺に八角形状をなしている。
このように、ガイド板56の内側側面56aがモータ制御ケーシング17に一定の間隔をもつように構成することにより、モータ制御ケーシングの周囲全体において外部から内部に向かって流れる空気をモータ制御ケーシング17に沿って流すようにガイドすることができ、インバータ装置およびモータを効率的に冷却することができる。
図7(a)に示す例においては、ガイド板56は円筒状のガイド板からなっている。
図7(b)に示す例においては、ガイド板56は、複数(図示例では4個)の円弧状セグメントS1,S2,S3,S4からなっており、円弧状セグメントS1〜S4は略円筒状に配列されて一つのガイド板56を形成する。
図7(c)に示す例においては、ガイド板56は円筒の一部を半径方向に切り取った略円筒状のガイド板からなっている。
図7(a),(b),(c)に示すガイド板56は、いずれも、逆三角形の断面形状を有し、かつ内側側面56aがモータ制御ケーシング17に一定の間隔をもつように構成されている。
このように、ガイド板を円筒状で構成することにより、モータ制御ケーシングの周囲全体において均等に外部から内部に向かって流れる空気をモータ制御ケーシング17に沿って流すようにガイドすることができ、インバータ装置およびモータを効率的に冷却することができる。
また、ガイド板の製造コストまたはガイド板をファンケーシングへ接続する際の組立コストを踏まえ、図7(a),(b),(c)に示すガイド板56の何れかを適宜選択すればよい。
図8(a)に示す例においては、ガイド板56は多角筒状のガイド板からなっている。
図8(b)に示す例においては、ガイド板56は、複数(図示例では8枚)の板状セグメントS1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8からなっており、板状セグメントS1〜S8は略多角形筒状に配列されて一つのガイド板56を形成する。
図8(c)に示す例においては、ガイド板56は多角形筒の一部を半径方向に切り取った略多角形筒状のガイド板からなっている。
図8(a),(b),(c)に示すガイド板56は、いずれも、逆三角形の断面形状を有し、かつ内側側面56aがモータ制御ケーシング17の周辺に多角形状をなすように構成されている。
このように、ガイド板を多角筒状で構成することにより、安価な平板でガイドを製作可能としつつ、モータ制御ケーシング周囲に外部から内部に向かって流れる空気をモータ制御ケーシングに沿ってガイドすることができ、インバータ装置及びモータを効率的に冷却することができる。
また、ガイド板の製造コストまたはガイド板をファンケーシングへ接続する際の組立コストを踏まえ、図8(a),(b),(c)に示すガイド板56の何れかを適宜選択すればよい。
熱交換器では抵抗体(熱交換部分)にファンが強制通風することで空気との熱交換を行う。抵抗体(熱交換部分)を通過する際の圧力損失により、熱交換器本体内は負圧となる。翼14が無い部分では気流が発生しない為、翼14が無い部分は熱交換器本体の外部側から内部側に向かう流れとなる。翼14がある部分では、気流は一般的に半径に比例した速度で外側に流れる。気流の速度は、大きさと向きをもったベクトルとして表されるため、図9(a),(b)では矢印の長さで気流の速度の大きさを示し、矢印の向きで気流の速度の向きを示している。
なお、ガイド板56の上面の鉛直方向の位置は、パワー素子50の位置と同一であってもよく、モータ制御ケーシング17の側面の温度を試験により測定し、温度が最も高い側面の位置とすればよい。
また、ガイド板56の下面の鉛直方向の位置は、ファンに近接した位置であってファンに接触しない位置である。すなわち、ガイド板56の下端を翼14の近傍に位置させることで、生じる気流の2方向の流れをより正確に2分することにより、熱交換後の温まった空気がモータ周囲に流れることを防止できるとともに送風機効率の改善を図ることができる。
2 充填材
3 冷却塔本体
5 ファン
6 回転軸
7 モータ
8 インバータ
10 導入管
11 排水管
12 水槽
14 翼
15 ルーバ
16 ハブ
17 モータ制御ケーシング
18 ファンケーシング
19 温度センサ
20 コイル管
22 散水管
25 散水ドレン管
27 モータ室
28 インバータ室
30 冷却管
32 ラジエータ本体
33 枠体
35 上側軸受
36 下側軸受
41 永久磁石
42 電源ケーブル
43 ロータ
44 ステータ
45 信号ケーブル
46 モータケーブル
50 パワー素子
51 インバータ制御部
52 温度制御部
53 モータケーシング
54 インバータケーシング
55,55a,55b,55c 保持部材
56 ガイド板
70 軸シール
Lp 最下点
Ep 有効点
θ1,θ2 角度
VL 鉛直線
D 距離
Claims (11)
- 液体と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体に空気を導入するためのファン装置を備えた熱交換器であって、
前記ファン装置は、
モータと、
前記モータの回転軸に固定されたファンと、
前記モータを変速可能とするインバータと、
前記インバータを介して前記モータの動作を制御するインバータ制御部と、
前記モータを収容するモータケーシングと、前記インバータおよび前記インバータ制御部を収容するインバータケーシングとを一体化したモータ制御ケーシングと、
前記ファンを収容するとともに前記熱交換器本体に接続されるファンケーシングと、
前記ファンケーシングと前記モータ制御ケーシングとを接続して前記モータ制御ケーシングを保持する保持部材と、
前記保持部材に設けられるとともに前記モータ制御ケーシングの外周側に配置され、前記熱交換器本体の外部から内部に向かって流れる空気を前記モータ制御ケーシングに沿って流すようにガイドするガイド板とを備えたことを特徴とする熱交換器。 - 前記ガイド板の内側側面が前記モータ制御ケーシングに一定の間隔をもつように構成されていることを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
- 前記ガイド板は、円筒状のガイド板、複数の円弧状セグメントからなるガイド板または円筒の一部を半径方向に切り取った略円筒状のガイド板からなることを特徴とする請求項2記載の熱交換器。
- 前記ガイド板の内側側面が前記モータ制御ケーシングの周辺に多角形状をなすように構成されていることを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
- 前記ガイド板は、多角形筒状のガイド板、複数の板状セグメントを接触させてもしくは間隔をあけて略多角形筒状に配列したガイド板または多角形筒の一部を半径方向に切り取った略多角形筒状のガイド板からなることを特徴とする請求項4記載の熱交換器。
- 前記ガイド板の最下点の鉛直方向の延長線が、前記ファンが気流を発生する水平方向の有効点と一致していることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記ガイド板の半径方向の内側側面は、鉛直線に対して所定の角度で半径方向内方に傾いていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記ガイド板の半径方向の外側側面は、鉛直線に対して所定の角度で半径方向外方に傾いていることを特徴とする請求項7記載の熱交換器。
- 前記ガイド板の上面の半径方向の内端と前記モータ制御ケーシングの側面との距離は、所定の値であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記ガイド板の上面の鉛直方向の位置は、前記モータ制御ケーシングにおける温度が最も高い側面の位置と略同一であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記ガイド板の下面の鉛直方向の位置は、前記ファンに近接した位置であって前記ファンに接触しない位置であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の熱交換器。
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