JPH0864459A - 電力制御回路用コンデンサユニットの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電気車両に搭載した駆動モータ制御回路などに
適用するフィルタコンデンサを、外部から塵埃などの侵
入を防護する密閉形のユニットケース内に組み込んだ状
態で良好に冷却できるコンデンサユニットの冷却装置を
提供する。 【構成】密閉形ユニットケース４に制御回路のフィルタ
コンデンサ１を組み込んだ電力制御回路用コンデンサユ
ニットに対し、個々のコンデンサの本体周面に外部より
冷媒液５を流す冷媒通流管６を伝熱的に巻付けて配管
し、コンデンサの通電に伴う発生熱を冷媒液との熱交換
により除熱して冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気鉄道の車両駆動用
モータの制御回路にフィルタコンデンサとして付設した
コンデンサユニットの冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今では、電気車両駆動用モータの制御
方式として、電力用半導体素子の発達からチョッパ制
御，インバータ制御が主流をなしている。また、その制
御回路を構成する機器，部品の冷却方式として、主要機
器であるサイリスタなどの電力用半導体素子は、密閉容
器に収容してフロロカーボンなどを冷媒とする沸騰冷却
方式を採用しているが、フィルタコンデンサなどの周辺
機器は風胴を兼ねた開放形ユニットケースに組み込んで
外部から冷却空気を送風し、通電に伴うコンデンサの発
生熱を除熱する空冷方式が一般に採用されている。

【０００３】図８は従来におけるコンデンサの空冷装置
を示すものであり、図において、１は前後端面（紙面と
直角方向の面）を開放した風胴兼用のユニットケース２
内に配列して収容したフィルタコンデンサ、３はコンデ
ンサ１の支持フレームであり、図示されてない送風ファ
により前記ユニットケース２の内部に外気を送風してコ
ンデンサ１の発生熱を除熱するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
にコンデンサ本体の周域に外気を流す空冷方式では、車
両運転中に塵埃，金属粉などがユニットケース内に侵入
してコンデンサに付着し、これが原因で地絡事故を引き
起こすおそれがあり、そのために頻繁に清掃を行うなど
の厄介なメンテナンスが必要となる。

【０００５】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記課題を解決し、コンデンサを外
部から塵埃などの侵入を防護する密閉形のユニットケー
ス内に組み込んだ状態で良好に冷却できるコンデンサユ
ニットの冷却装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の冷却装置は次記のように構成するものとす
る。 （１）個々のコンデンサに外部より冷媒液を流す冷媒通
流管を伝熱的に巻付けて配管する。

【０００７】（２）コンデンサ群の上方に外部より冷媒
液を流す冷媒通流管を配管し、かつ該冷媒通流管にコン
デンサへ向けて冷媒を撒布するノズル穴を開口する。 （３）ユニットケースを伝熱性の高い樹脂ブロック体で
構成し、かつその内部に形成した凹所にコンデンサを埋
め込み保持するとともに、コンデンサの配列に沿ってブ
ロック体の内部に外部より冷媒液を流すトンネル状の冷
媒通流孔を穿孔する。そして、この冷媒通流孔の中に金
属性の冷媒配管を配管する。

【０００８】（４）ユニットケース内に、冷媒を通流し
てケース内の空気と熱交換する吸熱用のインナ熱交換器
を収設し、かつ該熱交換器とユニットケース外に設置し
た放熱用のアウタ熱交換器との間でポンプにより冷媒を
循環させるよう構成する。 （５）前項（４）の構成において、インナ熱交換器をユ
ニットケース内に収容したコンデンサ群の最上位，コン
デンサ群の中間，またはコンデンサ群の側方にに配置す
る。

【０００９】（６）前項（４),（５）の構成において、
ユニットケースの内部に、コンデンサ群，インナ熱交換
器を経由してケース内の空気を循環送風させるファンを
備える。 （７）前項（４）の構成において、インナ熱交換器とし
てフィン付コイル形熱交換器、あるいはユニットケース
を貫通して該ケース内に分散配管した冷媒流通管を採用
する。そして、前記冷媒流通管に付いては、その外周面
に吸熱フィンを設ける、ないしは内面に小突起，螺旋
溝，軸方向の溝などの伝熱促進面を形成して実施するの
がよい。

【００１０】

【作用】上記の各構成により、コンデンサ群を密閉形ユ
ニットケースに組み込んで周囲からの塵埃，金属粉など
の侵入，付着を防護しつつ、ユニットケース内に組み込
んだ冷媒通流管，ないしはインナ熱交換器へ外部から流
す冷媒液との間で直接，または関節的な熱交換により、
コンデンサ群の発生熱を系外に排熱して効果的に冷却す
ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 実施例１：図１は本発明の請求項１に対応する実施例を
示すものである。図において、４は密閉形のユニットケ
ース４であり、該ケースの内部には多数のコンデンサ１
が上下，左右に配列して組み込まれている。そして個々
のコンデンサ１に対し、コンデンサ本体周面には外部よ
り冷媒液５を流す冷媒通流管６が巻き付けて配管されて
いる。なお、冷媒通流管６は例えば伝熱セメントなどを
用いてコンデンサ１と伝熱的に結合されている。かかる
構成で、冷媒通流管６を通じて外部から冷媒液５を流す
ことにより、コンデンサ１の発生熱が冷媒液５と熱交換
して除熱される。なお、図示されてないが、冷媒通流管
６はユニットケース１の外部に引出して放熱用のアウタ
熱交換器，ポンプを含む冷媒循環管路に接続されてい
る。

【００１２】また、図２は図１の応用実施例を示すもの
であり、フィルタコンデンサ１の外周に巻装した冷媒通
流管６がクリップ７で機械的に固定されている。 実施例２：図３は本発明の請求項２に対応する実施例を
示すものである。この実施例においては、密閉形ユニッ
トケース４内に上下段に並べて組み込まれたコンデンサ
１に対し、各段ごとにコンデンサ１の上方には外部から
ユニットケース４の内部に引き入れた冷媒通流管６が配
管され、かつ冷媒通流管６の下面には個々のフィルタコ
ンデンサ１に向けて冷媒液５を撒布するノズル穴６ａが
開口している。

【００１３】かかる構成で、冷媒通流管６に外部から冷
媒液５を流すと、冷媒液５はノズル穴６ａを通じてフィ
ルタコンデンサ１の周面に流下してコンデンサの発生熱
を除熱する。なお、ユニットケース１の底部側に流れ落
ちた冷媒液はドレン管８を通じて回収され、図示されて
ない外部のアウタ熱交換器，ポンプを経由して再びユニ
ットケース２に還流するように循環送流される。

【００１４】図４は図３の応用実施例を示すものであ
り、冷媒通流管６はユニットケース１の最上段にのみ配
管されており、ノズル穴６ａから撒布された冷媒液５は
上下段に並ぶフィルタコンデンサ１の周面を順に流下し
てユニットケース４の底部に流れ落ちた後、ドレン管８
を通じて回収される。 実施例３：図５，図６は本発明の請求項３に対応する実
施例を示すものである。この実施例においては、フィル
タコンデンサ１を組み込んだユニットケースが伝熱性の
高い樹脂ブロック体９で構成されており、フィルタコン
デンサ１は上下段に並べて樹脂ブロック体９に形成した
凹所９ａへ埋め込み式に嵌合してボルト１０でねじ止め
されている。また、フィルタコンデンサ１の配列に合わ
せて樹脂ブロック体９には外部から冷媒液５を流すトン
ネル状の冷媒通流孔９ｂが上下段に穿孔されている。な
お、フィルタコンデンサ１の周面と前記凹所９ａとの間
の隙間には例えばサーマルコンパウンドを充填して伝熱
性を高めるようにしている。

【００１５】かかる構成で、樹脂ブロック体９の冷媒通
流孔９ｂに外部より冷媒液５を流すことにより、フィル
タコンデンサ１の発生熱が樹脂ブロック体９の層内を伝
熱して冷媒液５により除熱される。なお、図示されてな
いが冷媒液５は実施例１，２と同様に外部のアウタ熱交
換器，ポンプを経由して再びユニットケース２に還流す
るように循環送流される。

【００１６】また、図７は図５，図６で述べた構成の応
用実施例を示すものであり、その基本構成は図５，６と
同様であるが、樹脂ブロック体９に穿孔した冷媒通流孔
９ｂ（図６参照）に金属製の冷媒通流管６が挿入配管さ
れている。この実施例は、樹脂ブロック体９の材料が冷
媒液５との直接接触により浸食されるおそれのある場合
に有効である。

【００１７】次に本発明の請求項５ないし１１に対応す
る実施例を以下に述べる。 実施例４：図９において、多数のコンデンサ１を上下多
段に並べて組み込んだ密閉形ユニットケース４の内部に
は、最上位に吸熱用のインナ熱交換器１１としてフィン
付きコイル形熱交換器が配置されており、該インナ熱交
換器１１は冷媒配管１２を介してケース外に設置の放熱
用のアウタ熱交換器１３，および冷媒送液用ポンプ１４
に接続され、これらで冷媒循環式の冷却回路を構成して
いる。

【００１８】かかる構成で、コンデンサ１の運転時には
インナ熱交換器１１とアウタ熱交換器１３との間で冷媒
を循環送流させる。これにより、ユニットケース４の内
部ではコンデンサ１とインナ熱交換器１１との間に空気
の対流が生じてコンデンサ１の発生熱がインナ熱交換器
１１に流れる冷媒に吸熱して除熱され、アウタ熱交換器
１３より大気中に放熱される。

【００１９】図９では１基のインナ熱交換器１１がコン
デンサ群の最上位に配置されているが、図１０で示すよ
うに複数基のインナ熱交換器をコンデンサ群の最上位，
および中段位置に分散して配置して実施することもでき
る。なお、各基のインナ熱交換器１１は図示例のように
並列接続するか、あるいは直列に接続してもよい。 実施例５：図１１，図１２は前記実施例４の改良実施例
を示すものであり、ユニットケース４の内部にファン１
５が追加装備されている。ここで、図１１ではユニット
ケース内の上位にインナ熱交換器１１，およびファン１
５が並び、図１２では、２基のインナ熱交換器１１がコ
ンデンサ群の中段，および最下段の位置に並び、ファン
１５が下段側の熱交換器の上方に配置されいる。また、
コンデンサ１を取付けた支持フレーム２はケース内の通
風路を仕切板として、その板面に適宜の導風穴が開口し
ている。

【００２０】かかる構成でファン１５を運転すると、ユ
ニットケース１内にはコンデンサ１とインナ熱交換器１
１とを経由して強制的に空気流Ａが循環通風する。これ
により、コンデンサ１の発生熱は循環空気を伝熱媒体と
してインナ熱交換器１１に吸熱され、先記実施例４と同
様に外部の放熱用アウタ熱交換器を通じて系外に熱放散
される。しかも、ファン１５を備えたことにより、実施
例４と比べてコンデンサ１とインナ熱交換器１１との間
の熱交換性が向上して冷却能力が高まる。

【００２１】実施例６：図１３に示す実施例では、イン
ナ熱交換器として、先記実施例４，５で述べたフィン付
きコイル形熱交換器の代わりに、ユニットケース４を貫
通してケース内には上下段に並ぶコンデンサ１の上位，
中間を通して複数本の冷媒通流管１６が分散して水平方
向に配管されており、その入口，出口が外部の冷媒配管
１２に並列に接続されている。

【００２２】かかる構成で、アウタ熱交換器１３で冷却
した冷媒を冷媒通流管１６に流すことで、コンデンサ１
の発熱を除熱して系外に放熱することができる。なお、
冷媒通流管１６の伝熱性を高めるために、外周面に板
状，ないしピン状の吸熱フィンを設けたフィン付きパイ
プを採用したり、さらにパイプの内周面に小突起，螺旋
溝，軸方向の溝などを設けて実施することかできる。

【００２３】実施例７：図１４は先記実施例６にファン
１６を追加装備し、実施例５と同様にユニットケース４
内で空気を循環送風して熱交換性を高めるようにしたも
のである。なお、冷媒通流管１６には外周面に吸熱フィ
ン１６ａを備えたフィン付きパイプが使用されている。

【００２４】実施例８：図１５は先記した実施例５の応
用実施例を示すものであり、ユニットケース１の内部に
はコンデンサ１の組立体を挟んでその左右両側にインナ
熱交換器１１，およびファン１５が配備されており、こ
の構成によりユニットケース内ではファン１５の送風に
よりコンデンサ１，冷媒通流管１６を経由して空気流が
ケース内に循環し、コンデンサ１を冷却する。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、電気車両に搭載した駆動モータ制御回路のフィルタ
コンデンサなどを実施対象に、該フィルタコンデンサ群
を密閉形のユニットケースに組み込んで周囲からの塵
埃，金属粉の侵入，付着を防止しつつ、通電に伴うコン
デンサの発生熱を効果的に除熱して冷却することがで
き、これにより従来における空冷方式と比べてメンテナ
ンス性，信頼性の向上化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１によるコンデンサユニット冷
却装置の要部の構成図

【図２】図１の応用実施例の正面図

【図３】本発明の実施例２によるコンデンサユニット冷
却装置の構成図

【図４】図３の応用実施例の構成図

【図５】本発明の実施例３にによるコンデンサユニット
冷却装置の構成図

【図６】図５における要部の拡大断面図

【図７】本発明の実施例４によるコンデンサユニット冷
却装置の構成図

【図８】従来におけるコンデンサユニットの組立図

【図９】本発明の実施例４によるコンデンサユニット冷
却装置の模式的な構成図

【図１０】図９の応用実施例の構成図

【図１１】本発明の実施例５によるコンデンサユニット
冷却装置の模式的な構成図

【図１２】図１１の応用実施例の構成図

【図１３】本発明の実施例６によるコンデンサユニット
冷却装置の模式的な構成図

【図１４】本発明の実施例７によるコンデンサユニット
冷却装置の模式的な構成図

【図１５】本発明の実施例８によるコンデンサユニット
冷却装置の模式的な構成図

【符号の説明】

１ コンデンサ ２ コンデンサの支持フレーム ４ 密閉形ユニットケース ５ 冷媒液 ６ 冷媒通流管 ６ａ ノズル穴 ８ ドレン管 ９ 樹脂ブロック体 ９ａ コンデンサの埋め込み凹所 ９ｂ 冷媒通流孔 １１ フィン付きコイル形のインナ熱交換器 １３ アウタ熱交換器 １４ ポンプ １５ ファン １６ 冷媒通流管

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉形ユニットケースにコンデンサ群を組
   み込んだ電力制御回路用コンデンサユニットにおいて、
   個々のコンデンサに外部より冷媒液を流す冷媒通流管を
   伝熱的に巻付けて配管したことを特徴とする電力制御回
   路用コンデンサユニットの冷却装置。
2. 【請求項２】密閉形ユニットケースにコンデンサ群を組
   み込んだ電力制御回路用コンデンサユニットにおいて、
   コンデンサ群の上方に外部より冷媒液を流す冷媒通流管
   を配管し、かつ該冷媒通流管にコンデンサへ向けて冷媒
   を撒布するノズル穴を開口したことを特徴とする電力制
   御回路用コンデンサユニットの冷却装置。
3. 【請求項３】密閉形ユニットケースにコンデンサ群を組
   み込んだ電力制御回路用コンデンサユニットにおいて、
   ユニットケースを伝熱性の高い樹脂ブロック体で構成
   し、かつその内部に形成した凹所にコンデンサを埋め込
   み保持するとともに、コンデンサの配列に沿ってブロッ
   ク体の内部に外部より冷媒液を流すトンネル状の冷媒通
   流孔を穿孔したことを特徴とする電力制御回路用コンデ
   ンサユニットの冷却装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の冷却装置において、冷媒通
   流孔の中に金属性の冷媒配管を配管したことを特徴とす
   る電力制御回路用コンデンサユニットの冷却装置。
5. 【請求項５】密閉形ユニットケースにコンデンサ群を組
   み込んだ電力制御回路用コンデンサユニットにおいて、
   ユニットケース内に、冷媒を通流してケース内の空気と
   熱交換する吸熱用のインナ熱交換器を収設し、かつ該熱
   交換器とユニットケース外に設置した放熱用のアウタ熱
   交換器との間でポンプにより冷媒を循環させるよう構成
   したことを特徴とする電力制御回路用コンデンサユニッ
   トの冷却装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の冷却装置において、インナ
   熱交換器をユニットケース内に収容したコンデンサ群の
   最上位，コンデンサ群の中間，またはコンデンサ群の側
   方にに配置したことを特徴とする電力制御回路用コンデ
   ンサユニットの冷却装置。
7. 【請求項７】請求項５または６記載の冷却装置におい
   て、ユニットケースの内部に、コンデンサ群，インナ熱
   交換器を経由してケース内の空気を循環送風させるファ
   ンを備えたことを特徴とする電力制御回路用コンデンサ
   ユニットの冷却装置。
8. 【請求項８】請求項５記載の冷却装置において、インナ
   熱交換器がフィン付コイル形熱交換器であることを特徴
   とする電力制御回路用コンデンサユニットの冷却装置。
9. 【請求項９】請求項５記載の冷却装置において、インナ
   熱交換器がユニットケースを貫通して該ケース内に分散
   配管した冷媒流通管であることを特徴とする電力制御回
   路用コンデンサユニットの冷却装置。
10. 【請求項１０】請求項９記載の冷却装置において、冷媒
    流通管が外周面に吸熱フィンを備えたフィン付きパイプ
    であることを特徴とする電力制御回路用コンデンサユニ
    ットの冷却装置。
11. 【請求項１１】請求項９または１０記載の冷却装置にお
    いて、冷媒流通管の内面に小突起，螺旋溝，軸方向の溝
    などの伝熱促進面を形成したことを特徴とする電力制御
    回路用コンデンサユニットの冷却装置。