JPH06351260A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】制御盤を使用した場合は勿論、例えば電動ポン
プなどの電動製品に直接取付けて使用することも可能な
インバータ装置を提供すること。 【構成】インバータを本体ユニット用ケース１０、放熱
フィン３、コンデンサユニット用ケース１１、それに操
作パネルユニット用ケース１２とに分割し、それぞれユ
ニット化したもの。 【効果】必要に応じて各ユニットに分割しても使用でき
るので、種々の制御対象に合わせて組合せすことによ
り、専用化されたインバータの開発が容易に行えるた
め、インバータ採用のための期間や、工数が低減され、
短期に安価なインバータを開発することが可能となり、
併せて、市場の拡大も可能になるという効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汎用のインバータに係
り、特に比較的小容量の汎用インバータに好適なインバ
ータ装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来の汎用のインバータは、一般に制御盤
内などに収納して使用することを前提とし、このため、
箱形の一体品を基本として設計されていた。図９は、垂
直取付を前提とし、且つ取付部では発熱がないものとし
て設計された従来の標準的な汎用インバータの一例であ
る。

【０００３】そして、この従来例では、ほほ長方形をし
たケース１を用い、その前面に操作パネル２を、そして
後面に冷却用の放熱フィン３をそれぞれ設け、この放熱
フィン３の前に主回路基板４が取付けてある。また、イ
ンバータには、通例、その直流部分に比較的静電容量が
大きなコンデンサを必要とするが、この従来例では、こ
のコンデンサ５も直接、主回路基板４にはんだ付けして
取付けてある。

【０００４】一方、主回路(パワー回路)の順変換部を構
成するダイオードモジュール６と、逆変換部を構成する
トランジスタモジュール７は、それぞれ放熱フィン３に
直接取付けられ、それらの端子は、何れも主回路基板４
の導体パターンにはんだ付けして接続されている。そし
て、主回路基板４と操作パネル２の間に制御回路基板８
を収容し、インバータ装置が構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、イン
バータの使用態様の多様化についての配慮がされておら
ず、別設置の制御盤を用いて使用しなければならないと
いう問題があった。すなわち、従来のインバータ装置で
は、それをそのまま、例えば電動ポンプに取り付けて使
用するることは、構造上、ほとんど不可能で、別設置の
制御盤内にインバータを取り付けなければならなかっ
た。

【０００６】そのため、新たにインバータを採用する場
合、当初からインバータ据え付けのための制御盤等を考
慮しなければならなかった。また、既存の電動製品を後
からインバータ駆動する場合は、付属制御盤内にインバ
ータ設置用のスペースを確保するか、制御盤の新設を行
わなければならず、インバータを採用するための大きな
疎外要因となっていた。

【０００７】本発明の目的は、インバータ駆動される機
器の設計変更を最小にし、容易にインバータを採用出来
るようにするため、制御盤を使用した場合は勿論、例え
ば電動ポンプなどの電動製品に直接取付け、専用化して
使用することも可能なインバータ装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数のケー
スを用い、インバータを構成する回路基板やコンデン
サ、操作パネルなどの各要素を分割し、それぞれ上記ケ
ースに収容してユニット化することにより達成される。

【０００９】

【作用】ユニット化されたインバータの各要素は、組合
せて一体にすることもでき、或いは、制御対象機器に合
わせで別別にし、それぞれの取付位置や角度、方向を自
由に選択することを可能にする。具体的には、制御対象
機器に直接本体を取付け、放熱方向に合わせて放熱フィ
ンの方向を決定する。また、コンデンサは空きスペース
に設置し、コントロールパネルは、操作が容易な個所に
取り付ける。

【００１０】これにより、必ずしも制御盤を必要とする
ことが無くなり、且つ、インバータの使用態様に合わせ
て組合せを変えることができるので、既存製品へのイン
バータの適用が容易になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明によるインバータ装置につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。図１は、本発
明の一実施例で、図において、１０は本体ユニット用ケ
ース、１１はコンデンサユニット用ケース、そして１２
は操作パネルユニット用ケースである。なお、操作パネ
ル２と放熱フィン３は、図９の従来例と同じである。

【００１２】本体ユニット用ケース１０は、図２に示す
ように、二次側インバータ出力用の端子台１３と、一次
側電源供給用の端子台１４を一体に成形した合成樹脂成
形品で作られ、全体としては、外形がほぼ方形(四角形)
をした底面の無い枠体として形成されていて、内部に主
回路基板と制御回路基板を収容する。そして、その底部
には、銅などの材料からなる金属板１０Ａが設けられて
おり、これにより底板が構成されている。

【００１３】図３は、本体ユニット用ケース１０内に収
容される主回路基板４と、制御回路基板８の詳細を示し
たものである。主回路基板４には、順変換部を構成する
６個の整流用ダイオード１７と、逆変換部を構成する６
個のパワートランジスタ１８、及び上アーム用ゲートド
ライバ１９と、下アーム用ゲートドライバ２０が設けて
あり、さらに必要な周辺回路素子が設けてあり、これが
本体ユニット用ケース１０の底板を形成している金属板
１０Ａの上に取付けられる。

【００１４】なお、この実施例では、予め回路パターン
が形成された薄い回路基板を銅板に貼り付け、この回路
パターンに主回路を構成する各種の素子がはんだ付け搭
載して、主回路基板４と金属板１０Ａが構成されるよう
にしてある。

【００１５】このとき、主回路基板４は、そこに搭載さ
れている整流用ダイオード１７やパワートランジスタ１
８などの発熱を伴なう素子からの熱が金属板１０Ａに充
分に伝達されるように、比較的薄い基板で作られてい
る。

【００１６】制御回路基板８には、この実施例では電源
回路も含めて搭載してあり、主な要素としては、操作パ
ネル接続用のコネクタ１６と電源用扁平トランス２１、
マイコン２２、外部インターフェースコネクタ２３など
があるが、その他、各種の必要な回路素子も一緒に搭載
されている。そして、この制御回路基板８は、主回路基
板４の上に、それと所定の間隔をもって、本体ユニット
用ケース１０内に取付けられている。

【００１７】コンデンサユニット用ケース１１は、本体
ユニット用ケース１０と同じ外形寸法で、同じく合成樹
脂成形により、ほぼ方形(四角形)をした底面の無い枠体
に作られており、内部にコンデンサ５を取付けて収容す
るための空間を形成する働きをする。

【００１８】操作パネルユニット用ケース１２は、これ
も本体ユニット用ケース１０と同じ外形寸法で、同じく
合成樹脂成形により、ほぼ方形(四角形)の枠体として作
られおり、表面に操作パネル２を保持する働きをする。

【００１９】そして、これらの本体ユニット用ケース１
０とコンデンサユニット用ケース１１、それに操作パネ
ルユニット用ケース１２は、図示のように、放熱フィン
３の上に順次、重箱のように積み重ね、図示してない固
定用のビス、或いは通しボルトなどにより個々に順次、
或いは全体を一括して固定され、一体に組立られる。

【００２０】このとき、各ユニット間での回路の接続
は、コンデンサ５については、図示のように、導体バー
１５を用いて本体ユニット用ケース１０の各端子台１
３、１４の端子に直接接続されるが、その他の各要素間
では、コネクタ１６により、各ケースを積み重ねたとき
必要な接続が自動的に得られるように構成してあり、従
って、図示のように一体に組み立てるだけで、一体化さ
れたインバータ装置としての機能が得られることにな
る。

【００２１】また、このとき、放熱フィン３には、本体
ユニット用ケース１０の底板である金属板１０Ａが直接
接触することになり、これにより主回路基板４に搭載し
てある整流ダイオード１７やトランジスタ１８などから
の熱が、この放熱フィン３に充分に良好な状態で伝達さ
れ、確実に温度上昇が抑えられるようになっている。

【００２２】従って、この実施例によるインバータ装置
は、基本的には、放熱フィン３と、本体ユニット用ケー
ス１０と、コンデンサユニット用ケース１１、それに操
作パネルユニット用ケース１２の４個の独立したユニッ
トから構成されていることになり、これらを積み重ねて
ワンパッケージ化することができ、この結果、従来のイ
ンバータと同じく、そのまま制御盤などに取付けて使用
することができる。

【００２３】また、この結果、この実施例によるインバ
ータ装置では、必要に応じて、これらのユニットを別々
にして使用することができるから、例えば、放熱フィン
３と組合せた本体ユニット用ケース１０と、操作パネル
ユニット用ケース１２を別の場所に取付けて使用するこ
とができるので、設置態様に自由度が得られ、設置状態
に制約を受ける虞れが少なくなり、汎用性が増す。

【００２４】なお、このときには、別に用意してあるコ
ネクタケーブルなどを用い、コネクタ１６を介して、本
体ユニット用ケース１０と操作パネルユニット用ケース
１２間での接続を確保する必要があるのはいうまでもな
い。

【００２５】一方、このときには、コンデンサ５は、導
体バー１５により本体ユニット用ケース１０に固定され
ているから、コンデンサユニット用ケース１１は必ずし
も使用する必要はなく、従って、不要なときには取外し
て別途保管しておくなどしておけばよい。ところで、こ
の実施例では、コンデンサ５の接続に導体バー１５を用
い、本体ユニット用ケース１０の各端子台１３、１４の
端子に直接取付け、主回路基板４に接続されるように構
成してあるが、別途、コネクタを用いて本体ユニット用
ケース１０の主回路基板４に接続されるようにしてもよ
い。なお、この場合には、コンデンサ５は、コンデンサ
ユニット用ケース１１内に取付けておく必要があるのは
いうまでもない。

【００２６】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。まず、図４は、本発明の第２の実施例である。上記
した図１の実施例は、放熱フィン３と、本体ユニット用
ケース１０と、コンデンサユニット用ケース１１、それ
に操作パネルユニット用ケース１２の４個の独立したユ
ニットから構成した例であるが、この図４の実施例は、
コンデンサユニット用のケースを用いないで、放熱フィ
ン３と、本体ユニット用ケース１０と、操作パネルユニ
ット用ケース１２の独立した３個のユニットから構成さ
れるようにしたもので、このため、図示のように、扁平
な角形に作られたコンデンサ２４を用い、これを操作パ
ネルユニット用ケース１２内に収容するようにしたもの
である。従って、この図４の実施例によれば、さらに小
型化が可能で、且つ、コストダウンを可能にする。

【００２７】次に、図５は、本発明の第３の実施例で、
この実施例は、制御回路基板８を本体ユニット用ケース
１０に収容せず、別ユニットとして構成したもので、こ
の結果、４個のユニットで構成されていることになる。
図５において、２５は制御回路基板ユニット用ケース
で、この制御回路基板ユニット用ケース２５内に制御回
路基板８が設けてある。

【００２８】この図４の実施例は、電源回路を一緒に搭
載したりして、制御回路基板８が大きくなり、本体ユニ
ット用ケース１０の中に収納するのが困難になったり、
或いは不可能になった場合に好適である。なお、このと
き、制御回路基板ユニット用ケース２５を操作パネルユ
ニット用ケース１２とをまとめて１ユニットとして構成
するようにしても良い。

【００２９】さらに、図６は、本発明の第４の実施例
で、図１の実施例における筒型のコンデンサ５に代え
て、扁平円盤状のコンデンサ２６を用い、製品の小型化
を実現したものである。

【００３０】従来のコンデンサは円筒型であるためスペ
ース効率が悪く、これが製品の小型化を実現する上での
大きな疎外要因となっていた。従って、この図６の実施
例のように、偏平の円盤状のコンデンサ２６を用いるよ
うにすれば、コンデンサユニット用ケース１１の高さが
少なくて済み、小型化が得られる。

【００３１】そして、この図６の実施例の場合、図１の
実施例と比較してみれば明らかなように、図１の実施例
では、コンデンサユニット用ケース１１の高さとして２
０ｍｍを必要としていたのに対して、図６の実施例で
は、１０ｍｍで済んでおり、従って、小型化されている
ことが容易に理解できる。

【００３２】次に、本発明によるインバータ装置を電動
ポンプに適用した場合の実施例について、図７により説
明する。図７において、２７は電動ポンプで、２８はそ
のポンプ本体、２９はモータであり、このモータ２９の
後端に放熱フィン３と一体になった本体ユニット用ケー
ス１０を取付け、同じくモータ２９の後端側面に操作パ
ネルユニット用ケース２を取付けたものである。また、
３０はノイズフィルタで、この実施例では、これを操作
パネルユニット用ケース２内に設けたものである。

【００３３】インバータ装置を電動ポンプに適用する場
合、従来は、適用すべき電動ポンプ専用にインバータを
設計しなければならなかったし、電動ポンプ側も、イン
バータの取付を考慮した設計に変更する必要があった。

【００３４】しかしながら、本発明によれば、複数個の
部分にユニット化されているから、この図７の実施例に
示すように、各ユニットごとに、本体ユニット用ケース
１０と放熱フィン３については、インバータ本体内の放
熱を考慮して、モータ２９の後ろに垂直に取り付け、他
方、操作パネルユニット用ケース１２については、操作
パネル２の操作性を考慮して、モータ２９の横に水平に
設置する。そして、コンデンサユニット用ケース１１に
ついては、特に取付けについての制約がないから、空き
エリアになっている操作パネルユニット用ケース１２の
下部に収納したものである。

【００３５】従って、この実施例によれば、電動ポンプ
へのインバータ装置の適用に際しても、設計変更などを
要せずに、容易に対応することができる。さらに、この
実施例では、操作パネルユニット用ケース１２内にノイ
ズフィルタ３０も併わせて収納してあるので、電源系統
を共通にしている他の電気装置などへのノイズ妨害が問
題になる場合でも、別途、ノイズフィルタの設置を必要
としないので、そのままで容易に対応が可能になるとい
う効果がある。

【００３６】次に、図８は、インターフェースケーブル
３１を用い、操作パネル２を操作パネルユニット用ケー
ス１２から分離し、電動ポンプ２７から離れた場所に設
置した場合の本発明の一実施例である。このため、図示
のように、内部にノイズフィルタ３０を有する操作パネ
ルユニット用ケース１２を、コンデンサユニット用ケー
ス１１に重ね合わせた上でモータ２９の上の後方に水平
に取付け、その端面からモータ２９の端部に向かって垂
直になるようにして、放熱フィン３と一体になった本体
ユニット用ケース１０を取付けたものである。

【００３７】従って、この実施例によれば、操作パネル
２を電動ポンプ２７の設置位置とは無関係に、操作しや
すい所に取付けることができるので、さらに適用範囲を
広げることができる。

【００３８】なお、この実施例では、標準の操作パネル
２を利用してたものであるが、インバータの制御回路と
操作パネルとのインターフェイスとして、標準的なもの
を採用しておけば、操作パネルとして、このインバータ
を採用する以前に使用されていたものを流用すること
や、従来の操作パネルを一部改造して流用することも可
能になり、このため、インバータを適用したことによる
製品の意匠変更や、操作方法の変更を最小限に留めるこ
とができる。

【００３９】また、このときのインターフェースケーブ
ルとしては、通常の電線によるものの他、ノイズ対策や
長距離伝送を考慮して、光ケーブルを用いてもよい。さ
らに、操作パネルをコンピュータ内蔵によるものに変更
して、より細かく制御したり、多数のポンプを集中制御
するようにすることも可能にできる。

【００４０】ところで、以上の実施例では、放熱フィン
３も独立したユニットとして構成してあるので、例え
ば、インバータの設置場所や設置環境によっては、この
放熱フィン３による放熱作用がなくても、主回路基板４
に搭載してある整流ダイオード１７やトランジスタ１８
などの温度上昇が抑えられる場合には、この放熱フィン
３を取外して使用することも可能である。なお、このよ
うな場合としては、例えば寒冷地や周囲温度の低い所に
設置した場合や、温度が低く保たれている部材、例えば
温度の低い流体を扱うポンプ本体に直接取付が可能な場
合などが考えられる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、インバータが複数のユ
ニットで構成されているため、標準的な分割ユニットイ
ンバータを作成しておくことにより、制御対象機器の制
御盤を追加したり、変更したりせずに、制御対象機器に
合わせて、放熱や操作性を考慮したインバータの専用化
対応が可能となる。また、この結果、制御対象機器の変
更を最小限にすることができ、既存製品へのインバータ
の採用促進が図れるという効果がある。さらに、インバ
ータの専用化に必要な設計期間の短縮や、工数低減の効
果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインバータ装置の第１の実施例を
示す説明図である。

【図２】本発明の第１の実施例における本体ユニット用
ケースの一実施例を示す斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施例における本体ユニット用
ケース内での回路基板の組付け状態を示す説明図であ
る。

【図４】本発明によるインバータ装置の第２の実施例を
示す説明図である。

【図５】本発明によるインバータ装置の第３の実施例を
示す説明図である。

【図６】本発明によるインバータ装置の第４の実施例を
示す説明図である。

【図７】本発明によるインバータ装置を電動ポンプに適
用した場合の一実施例を示す説明図である。

【図８】本発明によるインバータ装置を電動ポンプに適
用した場合の他の一実施例を示す説明図である。

【図９】インバータ装置の従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

２ 操作パネル ３ 放熱フィン ４ 主回路基板 ５ コンデンサ ８ 制御回路基板 １０ 本体ユニット用ケース １０Ａ 金属板 １１ コンデンサユニット用ケース １２ 操作パネルユニット用ケース １３、１４ 端子台 １５ 導体バー １６ コネクタ １７ 整流ダイオード １８ パワートランジスタ １９ 上アーム用ゲートドライバ ２０ 下アーム用ゲートドライバ ２１ 電源トランス ２２ マイコン(マイクロコンピュータ) ２３ 外部インターフェイスコネクタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも主回路基板と放熱フィン、コ
   ンデンサ、及び操作パネルとを備えたインバータ装置に
   おいて、複数のケースを用い、上記回路基板とコンデン
   サ及び操作パネルをそれぞれ上記ケースに個別に格納し
   てユニット化構成したことを特徴とするインバータ装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１の発明において、上記複数のケ
   ースが全て同一平面形状に作られ、少なくとも２個のユ
   ニット同志を積重ねて組立られるように構成したことを
   特徴とするインバータ装置。