JP7192548B2 - power converter - Google Patents
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Description
この発明は、電力変換装置に関し、特に、熱交換器を備える電力変換装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device provided with a heat exchanger.
従来、熱交換器を備える電力変換装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a power conversion device including a heat exchanger is known (see
上記特許文献1には、収納盤と、収納盤内部の空気と外気とを熱交換する熱交換器と、を備えるパワーコンディショナが開示されている。熱交換器により冷却された空気は、収納盤内部を循環することにより、収納盤内部において、リアクトル、および、インバータ回路が配置されているヒートシンクを冷却する。また、収納盤内には、インバータ回路を含む2つのユニットが設けられている。2つのユニットは、正面(背面)側から見て、左右に並んで設けられている。また、熱交換器は、収納盤の開閉扉が設けられている正面とは反対側の背面に4つ設けられている。4つの熱交換器は、2つのユニットが並ぶ方向(左右方向)に沿って並んで設けられている。
The
ここで、上記特許文献1には明記されていないが、収納盤の左右方向の幅を小さくすることにより収納盤の設置面積を小さくするために、上記ユニットを縦置きにする場合がある。ユニットを縦置きにするとは、収納盤の正面から見て、ユニットの左右方向の長さが、ユニットの上下方向の長さよりも小さくなるように、ユニットを配置することを意味する。すなわち、ユニットを縦置きにするとは、ユニットの長手方向を上下方向に配置することを意味する。ユニットを縦置きにする場合、ユニットを横置きにする場合に比べて、収納盤の左右方向の幅が小さくなることにより収納盤の設置面積が縮小される。なお、ユニットを横置きにするとは、収納盤の正面から見て、ユニットの左右方向の長さが、ユニットの上下方向の長さよりも大きくなるように、ユニットを配置することを意味する。すなわち、ユニットを横置きにするとは、ユニットの長手方向を左右方向に配置することを意味する。
Here, although not specified in
また、上記特許文献1には明記されていないが、複数のインバータ回路(ユニット)の各々を別個の熱交換器からの冷却風により(個別に)冷却する場合がある。複数のインバータ回路の各々に対応するように複数の熱交換器を設ける場合で、かつ、ユニットを縦置きにすることにより収納盤の設置面積を縮小した場合、収納盤の左右方向の幅が小さくなるため、収納盤の外表面の左右方向において熱交換器を取り付けるスペースを確保することが困難になる場合がある。特に、大容量でインバータ回路(ユニット)を並列に配置する場合には、上記スペースの確保が特に困難になる。すなわち、上記特許文献1に記載されているような従来のパワーコンディショナ(電力変換装置)では、収納盤(筐体部)の設置面積を縮小しながら、収納盤(筐体部)の外表面に熱交換器を取り付けることが困難になる場合があるという不都合がある。この場合、収納盤(筐体部)の設置面積を縮小しながら、熱交換器によりインバータ回路(ユニット)を冷却することが困難になるという問題点がある。
Moreover, although not specified in the
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、筐体部の設置面積を縮小しながら、筐体部の外表面に取り付けられた熱交換器により電力変換部を冷却するのを容易化することが可能な電力変換装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to reduce the installation area of the housing and provide a heat sink attached to the outer surface of the housing. An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of facilitating cooling of a power conversion section by an exchanger.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、設置面に設置されている筐体部と、筐体部のうち開閉扉が設けられている正面側から見て、設置面に沿った左右方向に一列に並んで配置され、略直方体状の形状を有するとともに、左右方向の長さが、設置面と直交する上下方向の長さよりも短くなるように筐体部に収納される複数の電力変換部と、筐体部の外表面に取り付けられ、複数の電力変換部の各々を冷却する第1冷却風と外気とを熱交換することにより第1冷却風を冷却する、複数の電力変換部に共通の第1熱交換器と、を備える。 In order to achieve the above object, a power converter according to one aspect of the present invention includes a housing part installed on an installation surface, and a front side of the housing part provided with an opening and closing door, They are arranged in a line in the left-right direction along the installation surface, have a substantially rectangular parallelepiped shape, and are attached to the housing so that the length in the left-right direction is shorter than the length in the vertical direction perpendicular to the installation surface. The plurality of power converters to be housed and the first cooling air attached to the outer surface of the housing and cooling each of the plurality of power converters are heat-exchanged with the outside air to cool the first cooling air. , and a first heat exchanger common to the plurality of power conversion units.
この発明の一の局面による電力変換装置は、上記のように、電力変換部の左右方向の長さが、電力変換部の上下方向の長さよりも短い場合、電力変換部の左右方向の長さが電力変換部の上下方向の長さよりも長い場合に比べて、筐体部の左右方向の長さが比較的短くなる。この場合、左右方向の電力変換部の長さが上下方向の電力変換部の長さよりも長い場合に比べて、筐体部の設置面積が比較的小さくなる。これにより、筐体部の設置面積を縮小することができる。また、第1熱交換器が複数の電力変換部に共通であることによって、複数の電力変換部ごとに別個に熱交換器を設ける場合に比べて、熱交換器の個数を低減することができる。これにより、筐体部の左右方向における長さが比較的短い場合でも、筐体部の外表面に第1熱交換器を容易に取り付けることができる。これらの結果、筐体部の設置面積を縮小しながら、筐体部の外表面に取り付けられた熱交換器により電力変換部を冷却するのを容易化することができる。なお、筐体部の設置面積とは、筐体部と設置面とが接触している部分の面積を意味する。 In the power conversion device according to one aspect of the present invention, as described above, when the length of the power conversion unit in the horizontal direction is shorter than the length of the power conversion unit in the vertical direction, the length of the power conversion unit in the horizontal direction is is longer than the vertical length of the power conversion unit, the horizontal length of the casing is relatively short. In this case, the installation area of the casing is relatively small compared to the case where the horizontal length of the power conversion unit is longer than the vertical length of the power conversion unit. Thereby, the installation area of the housing can be reduced. In addition, since the first heat exchanger is common to the plurality of power conversion units, the number of heat exchangers can be reduced compared to the case where a separate heat exchanger is provided for each of the plurality of power conversion units. . Thereby, even when the length of the housing in the left-right direction is relatively short, the first heat exchanger can be easily attached to the outer surface of the housing. As a result, it is possible to facilitate cooling of the power converter by the heat exchanger attached to the outer surface of the housing while reducing the installation area of the housing. The installation area of the housing means the area of the portion where the housing and the installation surface are in contact with each other.
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、筐体部の外表面は、筐体部の正面に対して左右方向の両側に設けられる筐体部の第1側面および第2側面を含み、第1熱交換器は、第1側面および第2側面のうちの一方に取り付けられている。ここで、電力変換部の左右方向の長さを電力変換部の上下方向の長さよりも短くした場合、電力変換部の左右方向の長さが電力変換部の上下方向の長さよりも長い場合に比べて、筐体部の上下方向の長さが比較的長くなる。その結果、電力変換部の左右方向の長さが電力変換部の上下方向の長さよりも長い場合に比べて、第1側面および第2側面の面積は比較的大きくなる。これにより、第1熱交換器を筐体部に容易に取り付けることができる。 In the power conversion device according to the above aspect, preferably, the outer surface of the housing includes a first side surface and a second side surface of the housing provided on both sides in the left-right direction with respect to the front of the housing, A first heat exchanger is attached to one of the first side and the second side. Here, when the length in the horizontal direction of the power conversion unit is shorter than the length in the vertical direction of the power conversion unit, when the length in the horizontal direction of the power conversion unit is longer than the length in the vertical direction of the power conversion unit, In comparison, the vertical length of the casing is relatively long. As a result, the areas of the first side surface and the second side surface become relatively large compared to the case where the length of the power conversion unit in the horizontal direction is longer than the length of the power conversion unit in the vertical direction. Thereby, the first heat exchanger can be easily attached to the housing.
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、筐体部の内部において、第1熱交換器により冷却された第1冷却風が左右方向に沿って流通する第1冷却風流通領域と、複数の電力変換部が配置されている電力変換部配置領域とを区画する区画部材をさらに備え、区画部材は、第1冷却風流通領域と、複数の電力変換部の各々との間に設けられる複数の開口部を含む。このように構成すれば、区画部材により電力変換部配置領域と第1冷却風流通領域とを区画しながら、複数の開口部の各々により、電力変換部配置領域の所定の領域だけに第1冷却風を導入することができる。 In the power conversion device according to the above aspect, preferably, inside the casing, a first cooling air flow area through which the first cooling air cooled by the first heat exchanger flows along the left-right direction; and a power conversion unit arrangement region in which the power conversion units are arranged, wherein the partition members are provided between the first cooling air circulation region and each of the plurality of power conversion units. including the opening of According to this configuration, while the partitioning member separates the power conversion section arrangement area and the first cooling air circulation area, each of the plurality of openings allows the first cooling to be performed only in a predetermined area of the power conversion section arrangement area. Wind can be introduced.
この場合、好ましくは、複数の開口部の各々の面積は、第1冷却風流通領域において流通する第1冷却風の風速に応じて、互いに異なるように構成されている。このように構成すれば、複数の開口部の各々を通過する第1冷却風の風量を容易に調整することができる。その結果、複数の電力変換部の各々と第1熱交換器との間の距離が互いに異なっている場合でも、複数の電力変換部を容易に均一に冷却することができる。 In this case, preferably, the areas of the plurality of openings are different from each other according to the wind speed of the first cooling air flowing in the first cooling air flowing area. With this configuration, it is possible to easily adjust the air volume of the first cooling air passing through each of the plurality of openings. As a result, even when the distances between each of the plurality of power conversion units and the first heat exchanger are different from each other, the plurality of power conversion units can be cooled easily and uniformly.
上記複数の開口部を含む区画部材を備える電力変換装置において、好ましくは、複数の電力変換部の各々は、半導体素子が設けられる半導体素子部と、半導体素子部に沿って上下方向に延びるとともに、開口部を通過した第1冷却風が上下方向に流通する第2冷却風流通領域とを含む。このように構成すれば、上下方向に延びる第2冷却風流通領域を流通する第1冷却風が、半導体素子部に沿って流通するので、第2冷却風流通領域を流通する第1冷却風により複数の電力変換部の各々の半導体素子部を効率的に冷却することができる。 In the power conversion device including the partition member including the plurality of openings, preferably, each of the plurality of power conversion sections includes a semiconductor element section in which a semiconductor element is provided, and extends vertically along the semiconductor element section, and a second cooling air flow region in which the first cooling air that has passed through the opening flows vertically. With this configuration, the first cooling air flowing through the second cooling air circulation area extending in the vertical direction flows along the semiconductor element portion, so that the first cooling air flowing through the second cooling air circulation area It is possible to efficiently cool the semiconductor element portion of each of the plurality of power converters.
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、筐体部の外表面に設けられ、筐体部内に第1外気を導入するための外気導入部をさらに備え、複数の電力変換部の各々は、半導体素子が設けられる半導体素子部と、半導体素子部の熱を放熱する放熱フィンと、を含み、半導体素子部は、第1熱交換器により冷却された第1冷却風により冷却され、放熱フィンは、外気導入部から筐体部内に導入された第1外気により冷却される。このように構成すれば、第1冷却風とは異なる冷却風(第1外気)によって放熱フィンを冷却することにより半導体素子部を冷却することができる。その結果、第1冷却風のみにより半導体素子部を冷却する場合に比べて、半導体素子部をより冷却することができる。また、電力変換部の容量を拡大させることに起因して半導体素子部の損失が増大した場合においても、第1外気による放熱フィンの冷却効率を向上させることにより、第1熱交換器の冷却効率を向上させることなく、半導体素子部を十分に冷却することができる。 The power conversion device according to the above aspect preferably further includes an outside air introduction unit provided on the outer surface of the housing for introducing the first outside air into the housing, wherein each of the plurality of power conversion units a semiconductor element portion provided with a semiconductor element; and heat radiation fins for radiating heat from the semiconductor element portion, wherein the semiconductor element portion is cooled by the first cooling air cooled by the first heat exchanger, and the heat radiation fins is cooled by the first outside air introduced into the housing from the outside air introduction portion. According to this structure, the semiconductor element portion can be cooled by cooling the heat radiating fins with cooling air (first outside air) different from the first cooling air. As a result, the semiconductor element section can be cooled more than when the semiconductor element section is cooled only by the first cooling air. In addition, even when the loss of the semiconductor element unit increases due to the expansion of the capacity of the power conversion unit, the cooling efficiency of the first heat exchanger is improved by improving the cooling efficiency of the heat radiating fins with the first outside air. The semiconductor element portion can be sufficiently cooled without improving the
また、放熱フィンを冷却する冷却風(第1外気)と、半導体素子部を冷却する第1冷却風とを互いに異ならせることができる。その結果、第1外気により半導体素子部を冷却する場合と異なり、半導体素子部に筐体部の外側の異物(粉塵)等が付着するのを抑制することができる。 Further, the cooling air (first outside air) for cooling the heat radiating fins and the first cooling air for cooling the semiconductor element portion can be made different from each other. As a result, unlike the case where the semiconductor element portion is cooled by the first outside air, it is possible to suppress adhesion of foreign matter (dust) or the like from the outside of the housing portion to the semiconductor element portion.
この場合、好ましくは、複数の電力変換部の各々は、半導体素子部の半導体素子に電気信号を送信する電子基板をさらに含み、複数の電力変換部の各々に接続されているリアクトルをさらに備え、複数の電力変換部の各々の電子基板は、第1熱交換器により冷却された第1冷却風により冷却され、複数のリアクトルの各々は、外気導入部から筐体部内に導入された第2外気により冷却される。このように構成すれば、半導体素子部および電子基板と、リアクトルとを、互いに異なる冷却風により冷却することができる。その結果、第1冷却風によってリアクトルを冷却する場合に比べて、第1冷却風の、半導体素子部および電子基板に対する冷却効率が低下するのを抑制することができる。 In this case, preferably, each of the plurality of power converters further includes an electronic board that transmits an electrical signal to the semiconductor element of the semiconductor element section, and further includes a reactor connected to each of the plurality of power converters, Each of the electronic substrates of the plurality of power converters is cooled by first cooling air cooled by the first heat exchanger, and each of the plurality of reactors is cooled by the second outside air introduced into the housing from the outside air introduction portion. cooled by According to this configuration, the semiconductor element section, the electronic substrate, and the reactor can be cooled by cooling air different from each other. As a result, compared with the case where the reactor is cooled by the first cooling air, it is possible to prevent the cooling efficiency of the first cooling air for the semiconductor element section and the electronic substrate from being lowered.
上記リアクトルが第2外気により冷却される電力変換装置において、好ましくは、筐体部には、第1外気が流通する第1ダクト部と、第2外気が流通するとともに第1ダクト部とは別個に設けられた第2ダクト部とが設けられている。このように構成すれば、第1外気および第2外気を別個に流通させることができるので、第1外気および第2外気の各々を効率良く流通させることができる。 In the power conversion device in which the reactor is cooled by the second outside air, preferably, the housing part includes a first duct part through which the first outside air flows, and a first duct part through which the second outside air flows and which is separate from the first duct part. and a second duct portion provided in the second duct portion. With this configuration, the first outside air and the second outside air can be circulated separately, so that each of the first outside air and the second outside air can be efficiently circulated.
この場合、好ましくは、リアクトルは、筐体部内において電力変換部と隔離されて収納されている。このように構成すれば、第1外気および第2外気が混ざるのを抑制することができるので、第1外気および第2外気の各々をさらに効率良く流通させることができる。 In this case, preferably, the reactor is housed in the housing section separated from the power conversion section. With this configuration, mixing of the first outside air and the second outside air can be suppressed, so that each of the first outside air and the second outside air can be circulated more efficiently.
上記電力変換部が半導体素子と放熱フィンとを含む電力変換装置において、好ましくは、複数の電力変換部の各々において、放熱フィンと、半導体素子部とは、左右方向に沿って隣り合うように配置されている。このように構成すれば、放熱フィンが半導体素子部に対して筐体部の背面側に設けられている場合に比べて、筐体部の正面の開閉扉を開けた状態で放熱フィンのメンテナンスを行う作業を容易化することができる。 In the power conversion device in which the power conversion section includes a semiconductor element and heat dissipation fins, preferably, in each of the plurality of power conversion sections, the heat dissipation fins and the semiconductor element section are arranged adjacent to each other along the left-right direction. It is With this configuration, compared to the case where the heat radiation fins are provided on the back side of the housing with respect to the semiconductor element section, the maintenance of the heat radiation fins can be performed with the opening/closing door on the front of the housing opened. The work to be done can be facilitated.
上記電力変換部が半導体素子と放熱フィンとを含む電力変換装置において、好ましくは、半導体素子部と放熱フィンとの間に設けられ、第1外気と第1冷却風とを隔離する隔離部材をさらに備える。このように構成すれば、第1外気と第1冷却風とが混ざるのを抑制することができるので、第1外気による放熱フィンの冷却、および、第1冷却風による電力変換部の冷却を互いに個別に行うことができる。 In the power conversion device in which the power conversion section includes a semiconductor element and heat radiation fins, preferably, an isolation member is provided between the semiconductor element section and the heat radiation fins and isolates the first outside air from the first cooling air. Prepare. With this configuration, it is possible to suppress the mixing of the first outside air and the first cooling air. Can be done individually.
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、筐体部の外表面は、筐体部の正面に対して左右方向の両側に設けられる筐体部の第1側面および第2側面を含み、第1熱交換器は、第1側面に取り付けられ、第2側面に取り付けられ、筐体部内において複数の電力変換部に対して第2側面側に設けられるとともに複数の電力変換部に接続される電子機器を冷却する第2冷却風と外気とを熱交換することにより、第2冷却風を冷却する第2熱交換器をさらに備える。このように構成すれば、第1冷却風により電子機器を冷却する場合と異なり、電子機器の熱が第1冷却風に放熱されることに起因して第1冷却風による電力変換部の冷却効率が低下するのを抑制することができる。 In the power conversion device according to the above aspect, preferably, the outer surface of the housing includes a first side surface and a second side surface of the housing provided on both sides in the left-right direction with respect to the front of the housing, The first heat exchanger is attached to the first side surface, attached to the second side surface, provided on the second side surface side with respect to the plurality of power conversion units in the housing, and connected to the plurality of power conversion units. It further includes a second heat exchanger that cools the second cooling air by exchanging heat between the second cooling air that cools the electronic device and outside air. With this configuration, unlike the case where the electronic device is cooled by the first cooling air, the heat of the electronic device is dissipated by the first cooling air. can be suppressed.
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、筐体部の外表面に取り付けられ、筐体部内において複数の電力変換部に対して筐体部の正面側または背面側に設けられるとともに複数の電力変換部の各々と接続される電気機器を冷却する第3冷却風と外気とを熱交換することにより、第3冷却風を冷却する第3熱交換器をさらに備える。このように構成すれば、第3熱交換器からの第3冷却風により電気機器を冷却することによって、第1冷却風により電気機器を冷却する場合と異なり、電気機器の熱が第1冷却風に放熱されることに起因して第1冷却風による電力変換部の冷却効率が低下するのを抑制することができる。 In the power conversion device according to the above aspect, it is preferably attached to the outer surface of the housing, provided in the housing on the front side or the back side of the housing with respect to the plurality of power conversion sections, and the plurality of It further includes a third heat exchanger that cools the third cooling air by exchanging heat between the third cooling air that cools the electrical equipment connected to each of the power converters and outside air. With this configuration, by cooling the electrical equipment with the third cooling air from the third heat exchanger, unlike the case where the electrical equipment is cooled with the first cooling air, the heat of the electrical equipment is transferred to the first cooling air. It is possible to suppress a decrease in the cooling efficiency of the power converter due to the first cooling air due to the heat being radiated to the first cooling air.
本発明によれば、上記のように、筐体部の設置面積を縮小しながら、筐体部の外表面に取り付けられた熱交換器により電力変換部を冷却するのを容易化することができる。 According to the present invention, as described above, it is possible to facilitate cooling of the power conversion unit by the heat exchanger attached to the outer surface of the housing while reducing the installation area of the housing. .
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
[本実施形態]
図1~図17を参照して、本実施形態によるパワーコンディショナ100の構成について説明する。なお、パワーコンディショナ100は、特許請求の範囲の「電力変換装置」の一例である。
[This embodiment]
A configuration of a
(パワーコンディショナの構成)
図1に示すように、パワーコンディショナ100は、屋外の設置面100a(図2参照)に設置されている筐体部10を備える。筐体部10は、略直方体状の形状を有している。すなわち、筐体部10は、外表面10aにより6方向から覆われるように構成されている。なお、設置面100aは、図2以外では、簡略化のため図示を省略する。
(Configuration of power conditioner)
As shown in FIG. 1, the
筐体部10の外表面10aは、正面1を含む。正面1には、開閉扉1aが設けられている。開閉扉1aは、図1のX方向に沿って複数(本実施形態では4つ)並んで配置されている。また、複数の開閉扉1aの各々には、取手部1bが取り付けられている。なお、X方向は、特許請求の範囲の「左右方向」の一例である。
The
また、筐体部10の外表面10aは、筐体部10の正面1に対してX方向の両側に設けられる筐体部10の側面2および側面3(図2参照)を含む。パワーコンディショナ100は、側面2に取り付けられる、熱交換器20および熱交換器21を備える。熱交換器20および熱交換器21は、設置面100aにおいてX方向と直交するY方向に沿って並んで設けられている。具体的には、熱交換器20は、熱交換器21の正面1側(Y1方向側)に設けられている。なお、熱交換器20および熱交換器21は、それぞれ、特許請求の範囲の「第3熱交換器」および「第2熱交換器」の一例である。また、側面2および側面3は、それぞれ、特許請求の範囲の「第2側面」および「第1側面」の一例である。
The
また、図2に示すように、パワーコンディショナ100は、側面3に取り付けられている熱交換器30を備える。具体的には、側面3には、単一の熱交換器30が取り付けられている。熱交換器30は、側面3において、熱交換器21とX方向に対向する位置(図16参照)に配置されている。なお、熱交換器30は、特許請求の範囲の「第1熱交換器」の一例である。
Moreover, as shown in FIG. 2 , the
また、筐体部10の外表面10aは、天井面4を含む。天井面4は、正面1、側面2、側面3、および、後述する背面5に対して、設置面100a側とは反対側(Z1方向側)に設けられている。
In addition, the
図3に示すように、筐体部10の外表面10aは、背面5を含む。パワーコンディショナ100は、背面5に設けられる吸気ダクト50を備える。吸気ダクト50は、外気62a(図13参照)および外気62b(図13参照)を筐体部10内に導入するために設けられている。また、吸気ダクト50は、筐体部10の背面5に複数取り付けられている。なお、吸気ダクト50は、背面5に1つだけ取り付けられる構成であってもよい。また、吸気ダクト50は、特許請求の範囲の「外気導入部」の一例である。また、外気62aおよび外気62bは、それぞれ、特許請求の範囲の「第1外気」および「第2外気」の一例である。
As shown in FIG. 3, the
具体的には、背面5には、正面1の開閉扉1a(図2参照)のうちのX1方向側の3つの開閉扉1aの各々とY方向に対向する位置に、5つの吸気ダクト50がZ方向に並んで設けられている。すなわち、背面5には、吸気ダクト50が15個取り付けられている。なお、背面5には、正面1の開閉扉1aのうちの最もX2方向側の開閉扉1aとY方向に対向する位置に、開閉扉5aが設けられている。開閉扉5aには、取手部5bが設けられている。なお、Z方向は、特許請求の範囲の「上下方向」の一例である。
Specifically, on the
図4に示すように、熱交換器30は、外気60(図6参照)を吸い込む吸込口30aと、吸込口30aに吸い込まれた外気60を外部に吐出する吐出口30bとを含む。吸込口30aは、吐出口30bの設置面100a側(Z2方向側)に設けられている。なお、吸込口30aには、外気60を吸い込むための図示しないファンが設けられている。
As shown in FIG. 4, the
また、図5に示すように、熱交換器20は、外気を吸い込む吸込口20aと、吸込口20aに吸い込まれた外気(図示せず)を外部に吐出する吐出口20bとを含む。吸込口20aは、吐出口20bの設置面100a側(Z2方向側)に設けられている。また、熱交換器21は、外気を吸い込む吸込口21aと、吸込口21aに吸い込まれた外気(図示せず)を外部に吐出する吐出口21bとを含む。吸込口21aは、吐出口21bの設置面100a側(Z2方向側)に設けられている。なお、吸込口20aおよび吸込口21aの各々には、外気を吸い込むための図示しないファンが設けられている。
Further, as shown in FIG. 5, the
また、図6に示すように、熱交換器30は、熱交換器30の内部に設けられる放熱部材31を含む。吸込口30aおよび吐出口30bの各々は、放熱部材31に対して、筐体部10側とは反対側(X1方向側)に設けられている。放熱部材31によって、吸込口30aにより吸い込まれた外気60が筐体部10内に流入することが防止されている。なお、放熱部材31は、図6では平板形状を有するように図示しているが、この形状に限られない。
Moreover, as shown in FIG. 6 , the
また、熱交換器30は、筐体部10内を流通する冷却風61を熱交換器30に吸い込む吸込口32aを含む。また、熱交換器30は、吸込口32aにより吸い込まれた冷却風61を筐体部10内に吐出する吐出口32bを含む。吸込口32aおよび吐出口32bの各々は、放熱部材31に対して、筐体部10側(X2方向側)に設けられている。また、吸込口32aは、吐出口32bの設置面100a側とは反対側(Z1方向側)に設けられている。また、吸込口32aには、筐体部10内の冷却風61を吸い込むための図示しないファンが設けられている。なお、冷却風61は、特許請求の範囲の「第1冷却風」の一例である。
The
また、熱交換器30の放熱部材31によって、放熱部材31に沿って流通する外気60と、放熱部材31に沿って流通する冷却風61とが熱交換される。これにより、冷却風61の熱が外気60に放熱されるとともに冷却風61が冷却される。
In addition, the heat-radiating
また、図7に示すように、パワーコンディショナ100は、筐体部10内において、正面1から見て(図7は背面5から見た図)、設置面100aに沿ったX方向に一列に並んて配置される複数(本実施形態では3つ)のインバータユニット6を備える。複数のインバータユニット6の各々は、正面1(背面5)側から見て、Z方向に並んで配置される5つの吸気ダクト50(図3参照)のうちのZ1方向側の3つの吸気ダクト50とオーバラップするように設けられている。また、インバータユニット6は、後述するIGBT素子6c等の複数の電子機器を含み、上記複数の電子機器は1つのモジュールとして設けられている。また、複数のインバータユニット6(後述するインバータ回路6d)は、互いに並列(図17参照)に接続されている。なお、インバータユニット6は、特許請求の範囲の「電力変換部」の一例である。
Further, as shown in FIG. 7, the
また、複数のインバータユニット6の各々は、略直方体状の形状を有している。具体的には、インバータユニット6は、正面1から見て、X方向の長さL1が、設置面100aと直交するZ方向の長さL2よりも短い(小さい)。具体的には、長さL1は、長さL2の1/2以下の大きさである。
Moreover, each of the plurality of
また、熱交換器30のX方向の長さL3は、インバータユニット6のX方向の長さL1よりも短い(小さい)。なお、熱交換器20および熱交換器21は、熱交換器30と略同等の大きさである。
In addition, the X-direction length L3 of the
ここで、本実施形態では、図8に示すように、熱交換器30は、複数のインバータユニット6の各々を冷却する冷却風61と外気60(図6参照)とを熱交換することにより冷却風61を冷却する、複数のインバータユニット6に共通の熱交換器である。具体的には、熱交換器30の吐出口32b(図6参照)から筐体部10内に吐出された冷却風61は、複数(インバータユニット6の個数と同数)の冷却風61に分岐する。そして、分岐した冷却風61は、複数のインバータユニット6の各々を冷却する。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
図9に示すように、筐体部10の内部には、複数のインバータユニット6が配置されているインバータユニット配置領域11が設けられている。また、筐体部10の内部には、熱交換器30により冷却風61(図8参照)がX方向に沿って流通する冷却風流通領域12が設けられている。冷却風流通領域12は、インバータユニット配置領域11の、設置面100a(図2参照)側(Z2方向側)に設けられている。また、冷却風流通領域12は、吐出口32bの、熱交換器30側とは反対側(X2方向側)においてX方向に延びるように設けられている。すなわち、冷却風流通領域12は、吐出口32bと、Z方向において略同じ高さ位置に設けられている。なお、インバータユニット配置領域11および冷却風流通領域12は、それぞれ、特許請求の範囲の「電力変換部配置領域」および「第1冷却風流通領域」の一例である。
As shown in FIG. 9 , an inverter
また、パワーコンディショナ100は、筐体部10内において、冷却風流通領域12とインバータユニット配置領域11とを区画する区画部材13を備える。区画部材13は、XY平面に沿って延びる板状形状を有している。また、複数のインバータユニット6の各々は、区画部材13に載置されている。
In addition,
ここで、本実施形態では、区画部材13は、冷却風流通領域12と、複数のインバータユニット6の各々との間に設けられる複数の開口部130を含む。具体的には、開口部130は、3つのインバータユニット6の各々の設置面100a側(Z2方向側)に設けられている。詳細には、複数の開口部130は、最も熱交換器30に近い側(X1方向側)のインバータユニット6のZ2方向側に設けられている開口部130aを含む。また、複数の開口部130は、3つのインバータユニット6の中央のインバータユニット6のZ2方向側に設けられている開口部130bを含む。また、複数の開口部130は、最も熱交換器21(図7参照)に近い側(X2方向側)のインバータユニット6のZ2方向側に設けられている開口部130cを含む。
Here, in the present embodiment,
また、図10に示すように、複数の開口部130の面積は、冷却風流通領域12において流通する冷却風61の風速に応じて、互いに異なるように構成されている。たとえば、開口部130aおよび開口部130bには、それぞれ、遮蔽板131aおよび遮蔽板131bが設けられている。この場合、開口部130aの面積および開口部130bの面積は、それぞれ、遮蔽板が設けられていない開口部130cに対して、50%および70%である。すなわち、冷却風61の上流側(熱交換器30側)の開口部130から順に面積が小さい。なお、50%および70%という開口率は一例であり、冷却風61の風速に応じて異なる開口率にしてもよい。また、遮蔽板131aおよび遮蔽板131bは、それぞれ、開口部130aおよび開口部130bに固定的に取り付けられていてもよいし、開口部130aおよび開口部130bにスライド可能に取り付けられていてもよい。また、遮蔽板(131a、131b)の代わりに、開口部130aおよび開口部130bに金網が取り付けられていてもよい。なお、図9では、簡略化のため、遮蔽板131aおよび遮蔽板131bの図示は省略している。
Further, as shown in FIG. 10 , the areas of the plurality of
具体的には、冷却風流通領域12において流通する冷却風61の風速が比較的小さい場合には、X2方向側(熱交換器30から離れる方向側)に移動しようとする冷却風61の量が比較的少ない。この場合、上述したように冷却風61の上流側(熱交換器30側)の開口部130から順に面積を小さくすることによって、開口部130a~130cを通過する冷却風61の風量が均一化される。
Specifically, when the wind speed of the cooling
一方、冷却風流通領域12を流通する冷却風61の風速が比較的大きい場合には、より多くの冷却風61がX2方向側(熱交換器30から離れる方向側)に移動しようとする。この場合、開口部130cに遮蔽板を設けるとともに開口部130a(開口部130b)に遮蔽板131a(遮蔽板131b)を設けないようにすることにより、開口部130a~130cを通過する冷却風61の風量を均一にしてもよい。なお、冷却風流通領域12を流通する冷却風61の風速は、冷却風流通領域12に設けられている配線等の密度、および、吸込口32a(図6参照)に設けられているファン(図示せず)の能力によって変化する。また、開口部130a~130cの各々に遮蔽板が設けられていてもよいし、遮蔽板が設けられていない状態で開口部130a~130cの面積を互いに異ならせてもよい。
On the other hand, when the wind speed of the cooling
また、図11に示すように、インバータユニット6の底面6a(区画部材13側の面)には、開口部6bが設けられている。開口部6bは、開口部130(遮蔽板131aおよび遮蔽板131bが設けられていない状態の開口部130)と略等しい面積および形状を有しているとともに、区画部材13を垂直方向から見て(Z1方向側から見て)、開口部130と略重なるように設けられている。なお、開口部130の面積(形状)と、開口部6bの面積(形状)とが、互いに異なっていてもよい。
Further, as shown in FIG. 11, an
また、図9に示すように、複数のインバータユニット6の各々は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子6cが設けられるインバータ回路6dを含む。また、複数のインバータユニット6の各々は、インバータ回路6dのIGBT素子6cに電気信号を送信するプリント基板6eを含む。具体的には、各インバータユニット6において、インバータ回路6dおよびプリント基板6eの各々は、Z方向に3つ(U相用、V相用、および、W相用の3つ)並んで設けられている。なお、プリント基板6eは、特許請求の範囲の「電子基板」の一例である。また、インバータ回路6dおよびIGBT素子6cは、それぞれ、特許請求の範囲の「半導体素子部」および「半導体素子」の一例である。
Further, as shown in FIG. 9, each of the plurality of
また、プリント基板6eは、Z方向に延びるように設けられている。具体的には、プリント基板6eは、XZ平面に沿って延びるように設けられている。なお、インバータ回路6dは、プリント基板6eの熱交換器30側(X1方向側)に設けられている。
Moreover, the printed
ここで、本実施形態では、図11に示すように、複数のインバータユニット6の各々は、開口部130(および開口部6b)を通過した冷却風61がZ方向に流通する冷却風流通領域6fを含む。冷却風流通領域6fは、インバータ回路6d(図9参照)に沿ってZ方向に延びるように設けられている。具体的には、インバータ回路6dは、冷却風流通領域6f内の熱交換器30側(X1方向側)に設けられている。また、プリント基板6eは、冷却風流通領域6f内の背面5側(Y2方向側)に設けられている。すなわち、冷却風流通領域6fを流通する冷却風61は、インバータ回路6dおよびプリント基板6eによりガイドされながら、天井面4側(Z1方向側)に移動する。これにより、冷却風流通領域6fを流通する冷却風61は、インバータ回路6dおよびプリント基板6eを冷却しながらZ1方向側へ移動する。なお、冷却風流通領域6fは、特許請求の範囲の「第2冷却風流通領域」の一例である。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, each of the plurality of
また、図9に示すように、複数のインバータユニット6の各々は、インバータ回路6dの熱を放熱する放熱フィン6gを含む。また、複数のインバータユニット6の各々は、放熱フィン6gが取り付けられている金属製の板状部材6hを含む。各インバータユニット6において、板状部材6hは、インバータ回路6dおよびプリント基板6eと同様に、Z方向に3つ(U相用、V相用、および、W相用の3つ)並んで設けられている。そして、各インバータユニット6の3つの板状部材6hのそれぞれに放熱フィン6gが取り付けられている。放熱フィン6gは、板状部材6hにおいて、Z方向に並んで配置されるように複数枚取り付けられている。なお、板状部材6hは、特許請求の範囲の「隔離部材」の一例である。
Further, as shown in FIG. 9, each of the plurality of
具体的には、板状部材6hは、YZ平面に沿って延びるように設けられている。放熱フィン6gは、板状部材6hの熱交換器30側(X1方向側)の表面に取り付けられている。
Specifically, the
ここで、本実施形態では、複数のインバータユニット6の各々において、放熱フィン6gと、インバータ回路6dとは、X方向に沿って隣り合うように配置されている。具体的には、インバータ回路6dは、放熱フィン6g(および板状部材6h)の熱交換器21(図8参照)側(X2方向側)に設けられている。詳細には、インバータ回路6d(IGBT素子6c)は、板状部材6hのX2方向側の面(放熱フィン6gが取り付けられている面の反対側の面)に配置されている。
Here, in this embodiment, in each of the plurality of
また、図12に示すように、インバータユニット6の上面6i(底面6aと反対側の面)には、開口部6jが設けられている。冷却風流通領域6fを流通する冷却風61(図8参照)は、開口部6jを通過する。そして、各インバータユニット6の開口部6jを通過した冷却風61は、インバータユニット配置領域11(図9参照)の上方側(Z1方向側)の冷却風流通領域14(図9参照)に流入する。冷却風流通領域14に流入した冷却風61は、冷却風流通領域14を流通するとともに、熱交換器30の吸込口32a(図9参照)に吸い込まれる。すなわち、冷却風61は、熱交換器30、冷却風流通領域12、冷却風流通領域6f、および、冷却風流通領域14を循環するように流通する。なお、複数のインバータユニット6の各々の開口部6jの面積は、互いに略等しい。
Further, as shown in FIG. 12, an
また、本実施形態では、図13に示すように、放熱フィン6gは、吸気ダクト50から筐体部10内に導入された外気62aにより冷却される。具体的には、Z方向に5つ並んだ吸気ダクト50のうちのZ1方向側の3つの吸気ダクト50から筐体部10内に導入された外気62aは、放熱フィン6gの背面5側(Y2方向側)に設けられるファン51により吸引される。ファン51は、背面5側(Y2方向側)から見て、放熱フィン6gとオーバラップするように設けられている。なお、ファン51は、各インバータユニット6ごとに3つずつ設けられているので、合計9つのファン51が筐体部10内に設けられている。そして、ファン51により吸引された外気62aは、放熱フィン6gに沿って正面1側(Y1方向側)に流通する。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the
ここで、冷却風61は、冷却風流通領域6fをZ方向に流通するので、冷却風61および外気62aは、側面3側(X1方向側)から見て、インバータユニット6において互いに略直交するように流通する。インバータユニット6は、冷却風61および外気62aの両方により冷却(ハイブリット冷却)される。なお、冷却風61および外気62aは、インバータ回路6dと放熱フィン6gとの間に設けられる板状部材6hにより隔離(区画)されていることにより、互いに交わることはない。
Here, since the cooling
放熱フィン6gに沿ってY1方向側に流通した外気62aは、Z方向に延びるダクト52aに流入するとともに、ダクト52aを通ってZ1方向側に流通する。ダクト52aを介してZ1方向側に流通した外気62aは、天井面4側に設けられた屋根部4aに流入するとともに、屋根部4aのY1方向側(正面1よりもY1方向側)に設けられている吐出口4b(図14参照)から外部へ吐出される。吐出口4bは、屋根部4aの下面4c(図14参照)において、設置面100a(図2参照)と対向するように設けられている。なお、吐出口4bには、虫等の筐体部10内への侵入を防止するために金網が取り付けられている。
The
また、図13に示すように、パワーコンディショナ100は、複数のインバータユニット6の各々に接続されているリアクトル15aを備える。すなわち、パワーコンディショナ100は、複数(インバータユニット6と同数)のリアクトル15aを備えている。リアクトル15aは、筐体部10内において、インバータユニット配置領域11および冷却風流通領域12の設置面100a側(Z2方向側)に設けられているリアクトル配置領域15に配置されている。すなわち、複数のリアクトル15aは、X方向に沿って並んで配置されている。
Moreover, as shown in FIG. 13 , the
また、リアクトル15a(リアクトル配置領域15)は、筐体部10内においてインバータユニット6(インバータユニット配置領域11)と隔離されて収納されている。具体的には、リアクトル15a(リアクトル配置領域15)は、冷却風流通領域12(区画部材13等)により、インバータユニット6(インバータユニット配置領域11)と隔離されている。これにより、インバータユニット6(インバータユニット配置領域11)を流通する外気62aおよび冷却風61の各々と、リアクトル15a(リアクトル配置領域15)を流通する外気62bとは、互いに干渉する(混ざり合う)ことはない。
In addition, the
ここで、本実施形態では、複数のリアクトル15aの各々は、吸気ダクト50から筐体部10内に導入された外気62bにより冷却される。具体的には、Z方向に5つ並んだ吸気ダクト50のうちZ2方向側の2つの吸気ダクト50から筐体部10内に導入された外気62bは、リアクトル配置領域15に流入する。リアクトル配置領域15に流入するとともにリアクトル15aを冷却した外気62bは、ダクト52aとは別個に設けられたダクト52bを通ってZ1方向側に流通する。ダクト52bは、ダクト52aの正面1側(Y1方向側)において、ダクト52aに沿ってZ方向に延びるように設けられている。ダクト52bを介してZ1方向側に流通した外気62bは、屋根部4aに流入するとともに吐出口4bから外部へ吐出される。なお、ダクト52aを流通する外気62aと、ダクト52bを流通する外気62bとは、干渉する(混ざり合う)ことはない。なお、ダクト52aおよびダクト52bは、それぞれ、特許請求の範囲の「第1ダクト部」および「第2ダクト部」の一例である。
Here, in the present embodiment, each of the plurality of
また、図8に示すように、筐体部10内には、複数のインバータユニット6に対して側面2側(X2方向側)に電子機器16aが設けられている。電子機器16aは、複数のインバータユニット6に接続されている。具体的には、電子機器16aは、パワーコンディショナ100を制御するためのプリント基板等を含む。なお、電子機器16aは、インバータユニット配置領域11およびリアクトル配置領域15の側面2側(X2方向側)の電子機器配置領域16に配置されている。また、図8における電子機器16aの配置位置(破線部分の位置)は一例であり、これに限られない。
Further, as shown in FIG. 8 , an
ここで、本実施形態では、熱交換器21は、電子機器16aを冷却する冷却風63と外気(図示せず)とを熱交換することにより、冷却風63を冷却する。具体的には、冷却風63は、熱交換器21および電子機器配置領域16を循環するように流通する。なお、電子機器16aは、1つのモジュールとして設けられている。また、冷却風63は、特許請求の範囲の「第2冷却風」の一例である。
Here, in the present embodiment, the
また、図15に示すように、筐体部10内において、複数のインバータユニット6の各々の正面1側(Y1方向側)には、電気機器17が設けられている。電気機器17は、複数のインバータユニット6の各々と接続されている。具体的には、電気機器17は、インバータ回路6dと、入力側の太陽光パネル101(図17参照)との間の開閉を制御する入力側遮断機17aを含む。また、電気機器17は、インバータ回路6dのノイズを低減するためのEMC(Electro Magnetic Compatibility)フィルタ17bを含む。また、電気機器17からの導線(図示せず)は、インバータユニット6の開口部6j(図12参照)を介してインバータユニット6内に導入されている。
Further, as shown in FIG. 15 , an
ここで、本実施形態では、熱交換器20は、電気機器17を冷却する冷却風64と外気(図示せず)とを熱交換することにより、冷却風64を冷却する。具体的には、冷却風64は、各インバータユニット6に対応する電気機器17と、電子機器16a(図8参照)の正面1側(Y1方向側)に設けられる出力側遮断機18とを冷却する。すなわち、熱交換器20は、複数の電気機器に共通の熱交換器である。また、冷却風64は、熱交換器20、および、各インバータユニット6に接続されている電気機器17と出力側遮断機18とが設けられる正面側領域19(図16参照)を循環するように流通する。なお、出力側遮断機18は、複数のインバータ回路6dと、出力側の電力系統102(図17参照)との間の開閉を制御するように構成されている。また、冷却風64は、特許請求の範囲の「第3冷却風」の一例である。
Here, in the present embodiment, the
[本実施形態の効果]
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effect of this embodiment]
The following effects can be obtained in this embodiment.
本実施形態では、上記のように、パワーコンディショナ100は、正面1側から見て、X方向に一列に並んで配置され、略直方体状の形状を有するとともに、X方向の長さL1が、Z方向の長さL2よりも短くなるように筐体部10に収納される複数のインバータユニット6を備える。また、筐体部10の側面3に取り付けられ、複数のインバータユニット6の各々を冷却する冷却風61と外気60とを熱交換することにより冷却風61を冷却する、複数のインバータユニット6に共通の熱交換器30を備えるように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、インバータユニット6のX方向の長さL1が、インバータユニット6のZ方向の長さL2よりも短い場合、インバータユニット6のX方向の長さL1がインバータユニット6のZ方向の長さL2よりも長い場合に比べて、筐体部10のX方向の長さが比較的短くなる。この場合、X方向のインバータユニット6の長さL1がZ方向のインバータユニット6の長さL2よりも長い場合に比べて、筐体部10の設置面積が比較的小さくなる。また、熱交換器30が複数のインバータユニット6に共通であることによって、複数のインバータユニット6ごとに別個に熱交換器を設ける場合に比べて、熱交換器30の個数を低減することができる。これにより、筐体部10のX方向における長さL1が比較的短い場合でも、筐体部10の外表面10aに熱交換器30を容易に取り付けることができる。これらの結果、筐体部10の設置面積を縮小しながら、筐体部10の外表面10aに取り付けられた熱交換器30によりインバータユニット6を冷却するのを容易化することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、熱交換器30が、側面3に取り付けられるように、パワーコンディショナ100を構成する。ここで、インバータユニット6のX方向の長さL1をインバータユニット6のZ方向の長さL2よりも短くした場合、インバータユニット6のX方向の長さL1がインバータユニット6のZ方向の長さL2よりも長い場合に比べて、筐体部10のZ方向の長さが比較的長くなる。その結果、インバータユニット6のX方向の長さL1がインバータユニット6のZ方向の長さL2よりも長い場合に比べて、側面3および側面2の面積は比較的大きくなる。これにより、熱交換器30を筐体部10に容易に取り付けることができる。
Moreover, in this embodiment, the
また、本実施形態では、上記のように、パワーコンディショナ100は、筐体部10の内部において、熱交換器30により冷却された冷却風61がX方向に沿って流通する冷却風流通領域12と、複数のインバータユニット6が配置されているインバータユニット配置領域11とを区画する区画部材13を備える。そして、区画部材13が、冷却風流通領域12と、複数のインバータユニット6の各々との間に設けられる複数の開口部130(130a~130c)を含むように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、区画部材13によりインバータユニット配置領域11と冷却風流通領域12とを区画しながら、複数の開口部130(130a~130c)の各々により、インバータユニット配置領域11の所定の領域(冷却風流通領域6f)だけに冷却風61を導入することができる。
In addition, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、複数の開口部130(130a~130c)の各々の面積が、冷却風流通領域12において流通する冷却風61の風速に応じて、互いに異なるように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、複数の開口部130(130a~130c)の各々を通過する冷却風61の風量を容易に調整することができる。その結果、複数のインバータユニット6の各々と熱交換器30との間の距離が互いに異なっている場合でも、複数のインバータユニット6を容易に均一に冷却することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the areas of the plurality of openings 130 (130a to 130c) are different from each other according to the wind speed of the cooling
また、本実施形態では、上記のように、複数のインバータユニット6の各々が、IGBT素子6cが設けられるインバータ回路6dと、インバータ回路6dに沿ってZ方向に延びるとともに、開口部130を通過した冷却風61がZ方向に流通する冷却風流通領域6fとを含むように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、上下方向に延びる冷却風流通領域6fを流通する冷却風61が、インバータ回路6dに沿って流通するので、冷却風流通領域6fを流通する冷却風61により複数のインバータユニット6の各々のインバータ回路6dを効率的に冷却することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, each of the plurality of
また、本実施形態では、上記のように、インバータ回路6dが、熱交換器30により冷却された冷却風61により冷却され、放熱フィン6gが、吸気ダクト50から筐体部10内に導入された外気62aにより冷却されるように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、冷却風61とは異なる冷却風(外気62a)によって放熱フィン6gを冷却することによりインバータ回路6dを冷却することができる。その結果、冷却風61のみによりインバータ回路6dを冷却する場合に比べて、インバータ回路6dをより冷却することができる。また、インバータユニット6の容量を拡大させることに起因してインバータ回路6dの損失が増大した場合においても、外気62aによる放熱フィン6gの冷却効率を向上させることにより、熱交換器30の冷却効率を向上させることなく、インバータ回路6dを十分に冷却することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、放熱フィン6gを冷却する冷却風(外気62a)と、インバータ回路6dを冷却する冷却風61とを互いに異ならせることができる。その結果、外気62aによりインバータ回路6dを冷却する場合と異なり、インバータ回路6dに筐体部10の外側の異物(粉塵)等が付着するのを抑制することができる。
Also, the cooling air (outside
また、本実施形態では、上記のように、複数のインバータユニット6の各々のプリント基板6eが、熱交換器30により冷却された冷却風61により冷却され、複数のリアクトル15aの各々が、吸気ダクト50から筐体部10内に導入された外気62bにより冷却されるように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、インバータ回路6dおよびプリント基板6eと、リアクトル15aとを、互いに異なる冷却風により冷却することができる。その結果、冷却風61によってリアクトル15aを冷却する場合に比べて、冷却風61の、インバータ回路6dおよびプリント基板6eに対する冷却効率が低下するのを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the printed
また、本実施形態では、上記のように、筐体部10には、外気62aが流通するダクト52aと、外気62bが流通するとともにダクト52aとは別個に設けられたダクト52bとが設けられるように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、外気62aおよび外気62bを別個に流通させることができるので、外気62aおよび外気62bの各々を効率良く流通させることができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、リアクトル15aが、筐体部10内においてインバータユニット6と隔離されて収納されるように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、外気62aおよび外気62bが混ざるのを抑制することができるので、外気62aおよび外気62bの各々をさらに効率良く流通させることができる。
In addition, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、上記のように、複数のインバータユニット6の各々において、放熱フィン6gと、インバータ回路6dとが、X方向に沿って隣り合うように配置されるように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、放熱フィン6gがインバータ回路6dに対して筐体部10の背面5側に設けられている場合に比べて、筐体部10の正面1の開閉扉1aを開けた状態で放熱フィン6gのメンテナンスを行う作業を容易化することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, in each of the plurality of
また、本実施形態では、上記のように、外気62aと冷却風61とを隔離する板状部材6hを備えるように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、外気62aと冷却風61とが混ざるのを抑制することができるので、外気62aによる放熱フィン6gの冷却、および、冷却風61によるインバータユニット6の冷却を互いに個別に行うことができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、上記のように、側面2に取り付けられ、筐体部10内において複数のインバータユニット6に対して側面2側に設けられるとともに複数のインバータユニット6に接続される電子機器16aを冷却する冷却風63と外気とを熱交換することにより、冷却風63を冷却する熱交換器21を備えるように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、冷却風61により電子機器16aを冷却する場合と異なり、電子機器16aの熱が冷却風61に放熱されることに起因して冷却風61によるインバータユニット6の冷却効率が低下するのを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the electronic device is attached to the
また、本実施形態では、上記のように、筐体部10の側面2に取り付けられ、筐体部10内において複数のインバータユニット6に対して筐体部10の正面1側に設けられるとともに複数のインバータユニット6の各々と接続される電気機器17を冷却する冷却風64と外気とを熱交換することにより、冷却風64を冷却する熱交換器20を備えるように、パワーコンディショナ100を構成する。これにより、熱交換器20からの冷却風64により電気機器17を冷却することによって、冷却風61により電気機器17を冷却する場合と異なり、電気機器17の熱が冷却風61に放熱されることに起因して冷却風61によるインバータユニット6の冷却効率が低下するのを抑制することができる。
In addition, in the present embodiment, as described above, the
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
It should be noted that the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the description of the above-described embodiments, and includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
たとえば、上記実施形態では、熱交換器30(第1熱交換器)が、側面3(第1側面)に取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、熱交換器30(第1熱交換器)が、側面3以外の外表面10a(側面2、正面1、背面5、および、天井面4)に取り付けられていてもよい。
For example, in the above embodiment, the heat exchanger 30 (first heat exchanger) is attached to the side surface 3 (first side surface), but the present invention is not limited to this. For example, the heat exchanger 30 (first heat exchanger) may be attached to the
また、上記実施形態では、区画部材13に設けられた複数の開口部130(130a~130b)の面積が互いに異なる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の開口部130(130a~130b)の面積を互い略等しくするとともに、複数のインバータユニット6(電力変換部)の各々の上面6iに設けられる開口部6jの面積を、互いに異ならせてもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example was shown in which the areas of the plurality of openings 130 (130a to 130b) provided in the partitioning
また、上記実施形態では、冷却風61(第1冷却風)が、冷却風流通領域6f(第2冷却風流通領域)内を上方側(Z1方向側)に向かって流通する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冷却風61(第1冷却風)が、冷却風流通領域6f(第2冷却風流通領域)内を下方側(Z2方向側)に向かって流通してもよい。また、冷却風流通領域6f(第2冷却風流通領域)が、Y方向に延びていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the cooling air 61 (first cooling air) circulates upward (Z1 direction) in the cooling
また、上記実施形態では、吸気ダクト50(外気導入部)が、背面5に取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、吸気ダクト50(外気導入部)が、背面5以外の外表面10a(側面2、側面3、正面1、および、天井面4)に取り付けられていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the air intake duct 50 (outside air introduction portion) is attached to the
また、上記実施形態では、筐体部10内に、インバータ回路6d(半導体素子部)が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。筐体部10内に、インバータ回路6d以外の回路(たとえばコンバータ回路)が設けられていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the
また、上記実施形態では、筐体部10内に、インバータ回路6d(半導体素子部)にIGBT素子6c(半導体素子)が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。インバータ回路6dにIGBT素子6c以外の素子(たとえばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor))が設けられていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the
また、上記実施形態では、リアクトル15aおよび放熱フィン6gの各々が、吸気ダクト50(外気導入部)から導入された外気(62a、62b)により冷却される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、リアクトル15aおよび放熱フィン6gの各々が、熱交換器30(第1熱交換器)により冷却される冷却風61(第1冷却風)により冷却されてもよい。また、電子機器16aおよび電気機器17の各々も、冷却風61(第1冷却風)により冷却されてもよい。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、電気機器17が、複数のインバータユニット6(電力変換部)に対して、筐体部10の正面1側に設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電気機器17が、複数のインバータユニット6(電力変換部)に対して、筐体部10の背面5側に設けられてもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the
また、上記実施形態では、熱交換器30(第1熱交換器)が側面3(第1側面)に設けられるとともに、熱交換器21(第2熱交換器)が側面2(第2側面)に設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、熱交換器30(第1熱交換器)が側面2(第2側面)に設けられるとともに、熱交換器21(第2熱交換器)が側面3(第1側面)に設けられてもよい。 Further, in the above embodiment, the heat exchanger 30 (first heat exchanger) is provided on the side surface 3 (first side surface), and the heat exchanger 21 (second heat exchanger) is provided on the side surface 2 (second side surface). , but the present invention is not limited to this. For example, heat exchanger 30 (first heat exchanger) is provided on side surface 2 (second side surface), and heat exchanger 21 (second heat exchanger) is provided on side surface 3 (first side surface). good.
また、上記実施形態では、熱交換器21(第2熱交換器)および熱交換器20(第3熱交換器)の各々が、側面2(第2側面)に設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、熱交換器21(第2熱交換器)および熱交換器20(第3熱交換器)の各々が、側面2以外の外表面10a(側面3、正面1、背面5、および、天井面4)に取り付けられていてもよい。
Further, in the above embodiment, each of the heat exchanger 21 (second heat exchanger) and the heat exchanger 20 (third heat exchanger) is provided on the side surface 2 (second side surface). The present invention is not limited to this. For example, each of the heat exchanger 21 (second heat exchanger) and the heat exchanger 20 (third heat exchanger) has an
また、上記実施形態では、筐体部10に3つの熱交換器(20、21、および、30)が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、筐体部10に4つ以上の熱交換器が設けられてもよい。また、筐体部10に1つまたは2つの熱交換器が設けられてもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the
また、上記実施形態では、筐体部10が、下方側の設置面100aに設置される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、筐体部10が、側方側の壁面に設置されていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the
1 正面
1a 開閉扉
2 側面(第2側面)
3 側面(第1側面)
5 背面
6 インバータユニット(電力変換部)
6c IGBT素子(半導体素子)
6d インバータ回路(半導体素子部)
6e プリント基板(電子基板)
6f 冷却風流通領域(第2冷却風流通領域)
6g 放熱フィン
6h 板状部材(隔離部材)
10 筐体部
10a 外表面
11 インバータユニット配置領域(電力変換部配置領域)
12 冷却風流通領域(第1冷却風流通領域)
13 区画部材
15a リアクトル
16a 電子機器
17 電気機器
20 熱交換器(第3熱交換器)
21 熱交換器(第2熱交換器)
30 熱交換器(第1熱交換器)
50 吸気ダクト(外気導入部)
52a ダクト(第1ダクト部)
52b ダクト(第2ダクト部)
60 外気(第1冷却風と熱交換する外気)
61 冷却風(第1冷却風)
62a 外気(第1外気)
62b 外気(第2外気)
63 冷却風(第2冷却風)
64 冷却風(第3冷却風)
100 パワーコンディショナ(電力変換装置)
100a 設置面
130、130a、130b、130c 開口部
L1 長さ(電力変換部の左右方向の長さ)
L2 長さ(電力変換部の上下方向の長さ)
X 方向(左右方向)
Z 方向(上下方向)
1 front 1a open/
3 side (first side)
5 Back 6 Inverter unit (power converter)
6c IGBT element (semiconductor element)
6d Inverter circuit (semiconductor element part)
6e Printed circuit board (electronic circuit board)
6f cooling air circulation area (second cooling air circulation area)
6g Radiation fin 6h Plate-like member (separation member)
REFERENCE SIGNS
12 cooling air circulation area (first cooling air circulation area)
13
21 heat exchanger (second heat exchanger)
30 heat exchanger (first heat exchanger)
50 intake duct (external air introduction part)
52a duct (first duct part)
52b duct (second duct part)
60 outside air (outside air that exchanges heat with the first cooling air)
61 cooling air (first cooling air)
62a outside air (first outside air)
62b outside air (second outside air)
63 cooling air (second cooling air)
64 cooling air (third cooling air)
100 power conditioner (power converter)
L2 length (vertical length of the power converter)
X direction (horizontal direction)
Z direction (vertical direction)
Claims (13)
前記筐体部のうち開閉扉が設けられている正面側から見て、前記設置面に沿った左右方向に一列に並んで配置され、略直方体状の形状を有するとともに、前記左右方向の長さが、前記設置面と直交する上下方向の長さよりも短くなるように前記筐体部に収納される複数の電力変換部と、
前記筐体部の外表面に取り付けられ、前記複数の電力変換部の各々を冷却する第1冷却風と外気とを熱交換することにより前記第1冷却風を冷却する、前記複数の電力変換部に共通の第1熱交換器と、を備える、電力変換装置。 A housing part installed on the installation surface,
Viewed from the front side of the housing section where the opening/closing door is provided, they are arranged in a row in the left-right direction along the installation surface, have a substantially rectangular parallelepiped shape, and have a length in the left-right direction. a plurality of power conversion units housed in the housing unit so as to be shorter than the length in the vertical direction orthogonal to the installation surface;
The plurality of power converters mounted on the outer surface of the housing unit cools the first cooling air by exchanging heat between the first cooling air for cooling each of the plurality of power converters and outside air. and a first heat exchanger common to the power converter.
前記第1熱交換器は、前記第1側面および前記第2側面のうちの一方に取り付けられている、請求項1に記載の電力変換装置。 the outer surface of the housing portion includes a first side surface and a second side surface of the housing portion provided on both sides in the left-right direction with respect to the front surface of the housing portion;
2. The power converter of claim 1, wherein said first heat exchanger is attached to one of said first side and said second side.
前記区画部材は、前記第1冷却風流通領域と、前記複数の電力変換部の各々との間に設けられる複数の開口部を含む、請求項1または2に記載の電力変換装置。 A first cooling air flow area in which the first cooling air cooled by the first heat exchanger flows along the left-right direction, and the plurality of power converters are arranged inside the housing. further comprising a partitioning member that partitions the power conversion unit arrangement area in which the
3. The power converter according to claim 1, wherein said partitioning member includes a plurality of openings provided between said first cooling air circulation region and each of said plurality of power converters.
前記複数の電力変換部の各々は、半導体素子が設けられる半導体素子部と、前記半導体素子部の熱を放熱する放熱フィンと、を含み、
前記半導体素子部は、前記第1熱交換器により冷却された前記第1冷却風により冷却され、
前記放熱フィンは、前記外気導入部から前記筐体部内に導入された前記第1外気により冷却される、請求項1~5のいずれか1項に記載の電力変換装置。 further comprising an outside air introduction section provided on the outer surface of the housing for introducing a first outside air into the housing;
each of the plurality of power conversion units includes a semiconductor element unit provided with a semiconductor element, and a heat radiation fin for radiating heat from the semiconductor element unit;
The semiconductor element portion is cooled by the first cooling air cooled by the first heat exchanger,
The power conversion device according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat radiation fins are cooled by the first outside air introduced into the housing from the outside air introduction section.
前記複数の電力変換部の各々に接続されているリアクトルをさらに備え、
前記複数の電力変換部の各々の前記電子基板は、前記第1熱交換器により冷却された前記第1冷却風により冷却され、
前記リアクトルは、前記外気導入部から前記筐体部内に導入された第2外気により冷却される、請求項6に記載の電力変換装置。 each of the plurality of power conversion units further includes an electronic substrate that transmits an electrical signal to the semiconductor element of the semiconductor element unit;
Further comprising a reactor connected to each of the plurality of power conversion units,
The electronic substrate of each of the plurality of power conversion units is cooled by the first cooling air cooled by the first heat exchanger,
7. The power converter according to claim 6, wherein said reactor is cooled by second outside air introduced into said housing from said outside air introduction portion.
前記第1熱交換器は、前記第1側面に取り付けられ、
前記第2側面に取り付けられ、前記筐体部内において前記複数の電力変換部に対して前記第2側面側に設けられるとともに前記複数の電力変換部に接続される電子機器を冷却する第2冷却風と外気とを熱交換することにより、前記第2冷却風を冷却する第2熱交換器をさらに備える、請求項1~11のいずれか1項に記載の電力変換装置。 the outer surface of the housing portion includes a first side surface and a second side surface of the housing portion provided on both sides in the left-right direction with respect to the front surface of the housing portion;
The first heat exchanger is attached to the first side,
A second cooling air that is attached to the second side surface, is provided on the second side surface side with respect to the plurality of power conversion units in the housing unit, and cools electronic devices connected to the plurality of power conversion units. The power converter according to any one of claims 1 to 11, further comprising a second heat exchanger that cools the second cooling air by exchanging heat with the outside air.
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