KR20190080950A - 필터 장치 및 전력 변환 장치 - Google Patents

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Abstract

교류 전원(1)과 PWM 컨버터(2)의 사이에 접속되는 필터 장치에 있어서, 제1 AC 리액터(3)와, PWM 컨버터(2)와 제1 AC 리액터(3)의 사이에 접속되는 제2 AC 리액터(4)와, 제1 AC 리액터(3)와 제2 AC 리액터(4)의 접속점(9)에 일단이 접속된 필터 콘덴서(5)와, 냉각풍 취입부(16)와 냉각풍 배출부(17)를 가지고, 제1 AC 리액터(3)와 제2 AC 리액터(4)를 수납한 케이스(15)를 구비하고, 제1 AC 리액터(3)는 제2 AC 리액터(4)의 풍상측에 배치된다.

Description

필터 장치 및 전력 변환 장치
본 발명은 전력 변환 장치에 이용되는 필터 장치에 관한 것이다.
교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 전력 변환 장치로서, 고조파를 억제하여 역률(力率)을 개선할 수 있는 PWM(Pulse Width Modulation) 컨버터가 있다. PWM 컨버터를 이용할 때, PWM 스위칭에 의해서 발생하는 캐리어 리플전류가 전원 계통으로 유출되는 것을 방지하기 위해서, PWM 컨버터와 교류 전원의 사이에 T형의 LC 회로를 전기적으로 접속하는 기술이 알려져 있다.
여기서, T형의 LC 회로는 교류 전원측의 제1 AC 리액터와, PWM 컨버터측의 제2 AC 리액터를 포함하는 복수 개의 리액터나 콘덴서로 구성되지만, 고객측 배선 공정수 삭감이나 설치 스페이스 저감을 위하여, 이들을 동일 케이스에 수납하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌1 : 국제 공개 2015－033710호
전력 변환 장치에 이용되는 LC 회로에 있어서, PWM 컨버터측의 제2 AC 리액터에는, 교류 전원으로부터의 기본파 전류에 더하여, PWM 컨버터의 PWM 스위칭에 의해 발생하는 캐리어 리플전류를 포함하는 고주파 전류가 흐르기 때문에, 일반적으로 교류 전원측의 제1 AC 리액터에 비해 외형이 커진다. 여기서, 특허 문헌 1에서는, 외형이 큰 제2 AC 리액터를 풍상측(風上側)에, 외형이 작은 제1 AC 리액터를 풍하측(風下側)에 배치하고 있다. 그 때문에, 특허 문헌 1에 기재의 배치에서는, 제2 AC 리액터가 냉각풍의 흐름을 저해하고, 풍하측의 제1 AC 리액터가 냉풍을 받기 어려워져, 냉각 부족에 의한 성능 열화가 생기는 경우가 있다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 전력 변환 장치에 이용되는 필터 장치의 냉각 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
이 발명에 따른 필터 장치에 있어서는, 교류 전원에 접속되는 제1 AC 리액터와, PWM 컨버터와 제1 AC 리액터의 사이에 접속되는 제2 AC 리액터와, 제1 AC 리액터와 제2 AC 리액터의 접속점에 일단이 접속된 필터 콘덴서와, 냉각풍 취입부와 냉각풍 배출부를 가지고, 제1 AC 리액터와 제2 AC 리액터를 수납한 케이스를 구비하고, 제1 AC 리액터는 제2 AC 리액터의 풍상측에 배치된 것을 특징으로 한다.
이 발명에 의하면, 제조 코스트의 증가를 억제하면서 방열 성능의 저하를 억제할 수 있다고 하는 효과를 달성한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 필터 장치를 이용한 전력 변환 회로의 기본 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 필터 장치의 LC 회로 부품의 배치를 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 2에 있어서의 AA 단면도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 필터 장치의 효과를 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 필터 장치의 변형예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 필터 장치의 변형예를 이용했을 경우의 LC 회로 부품의 배치를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 필터 장치의 LC 회로 부품의 배치를 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 필터 장치의 효과를 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 필터 장치의 LC 회로 부품의 배치를 나타내는 모식도이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 따른 필터 장치 및 전력 변환 장치를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
도 1은 본 실시 형태에 따른 필터 장치를 이용한 전력 변환 장치를 나타내는 기본적인 회로도이다. 본 실시 형태에서는, 교류 전원(1)과 PWM 컨버터(2)의 사이에, 필터 장치(10)가 접속된다. 또한, 본 실시 형태에서 설명하는 접속 관계는, 본 실시 형태의 효과가 얻어지는 범위 내에 있어서 전기적으로 접속되어 있으면 된다.
도 1에 나타내는 것 같이, 필터 장치(10)를 구성하는 LC 필터 회로는, 제1 AC 리액터(3), 제2 AC 리액터(4), 필터 콘덴서(5), 댐핑 저항(6)을 구비한다. 제1 AC 리액터(3)는 교류 전원(1)과 접속되고 제2 AC 리액터(4)는 제1 AC 리액터와 PWM 컨버터(2)의 사이에 접속된다. 제1 AC 리액터(3)와 제2 AC 리액터(4)가 접속되는 접속점(9)에 필터 콘덴서(5)의 일단이 접속된다. 또한, 도 1에 있어서는, 댐핑 저항(6)이 접속점(9)과 필터 콘덴서(5)의 일단의 사이에 접속되어 있다. 필터 콘덴서(5)는 삼상 중 1상에 일단이 접속되고, 타단은 상이한 상에 접속된 필터 콘덴서(5)의 타단에 접속된다. 즉, 3개의 필터 콘덴서(5)는 일단이 각 상의 접속점(9a, 9b, 9c)의 각각에 접속되고, 타단에서 공통 전위에 접속된다.
또한, 도 1에 나타내는 본 실시 형태에 따른 필터 장치(10)를 구성하는 LC 필터 회로의 필터 콘덴서(5)는 Y결선(스타 결선)의 경우를 나타내고 있지만, δ결선(델타 결선) 등이어도 된다.
PWM 컨버터(2)의 스위칭으로 발생한 고주파 전류는, 제2 AC 리액터(4)를 통과한 후, 고주파 전류에 대한 임피던스가 제1 AC 리액터(3)측 보다도 보다 작은 필터 콘덴서(5)측으로 흐른다. 이와 같이 하여 LC 필터 회로는, 고주파 전류가 교류 전원(1)측으로 유출되는 것을 방지하고 있다. 또, 제2 AC 리액터(4)는 PWM 컨버터의 PN간 전압을 승압시키는 기능도 담당하고 있다.
댐핑 저항(6)은 LC 필터 회로의 공진에 의한 노이즈 저감을 위해 마련되지만, 마련되지 않아도 된다.
본 실시 형태에 따른 필터 장치(10)는 상기의 LC 필터 회로 부품을 1개의 케이스 내에 수납하여 구성된다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 LC 필터 장치(10)의 부품 배치를 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태에서는, 삼상 교류 전원의 각 상에 접속되는 3개의 제1 AC 리액터(3)와, 3개의 제2 AC 리액터(4)를, 각각 연결하여 1개의 직육면체의 외형으로서 나타내고 있다. 즉, 도 2에 있어서의 제1 AC 리액터(3)는, 도 1의 회로도에 있어서의 3개의 제1 AC 리액터(3a, 3b, 3c)를 연결하여 구성되어 있다. 제2 AC 리액터(4)도 마찬가지로, 3개의 제2 AC 리액터(4a, 4b, 4c)를 연결하여 구성되어 있다. 또한, PWM 컨버터(2)측에 배치되는 제2 AC 리액터(4)는, 상술한 그 기능에 기인하여, 제1 AC 리액터(3)보다도 외형이 커진다.
또한, 각각의 AC 리액터(3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c)는, 자성 재료로 구성되는 철심과, 당해 철심의 주위에 귄회되는 권선 코일로 형성된다.
도 2에 있어서, 필터 장치(10)의 케이스(15) 내에는, 제1 AC 리액터(3)와 제2 AC 리액터(4)와 콘덴서(5)와 냉각풍 취입부(16)와, 냉각풍 배출부(17)가 마련되고, 케이스(15) 내에 배치된 LC 필터 회로 부품은, 냉각풍 취입부(16)로부터 냉각풍 배출부(17)를 향해 흐르는 냉각풍에 의해서 공냉된다. 도 2 중, 냉각풍이 흐르는 방향을 화살표(18)에 의해서 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 케이스(15) 내의 냉각풍 배출부(17)측에 팬(19)을 마련하고, 강제 공냉으로 함으로써 냉각 효율을 높이고 있다. 이와 같이, 케이스(15) 내에 설치한 팬(19)을 팬이라고 총칭한다.
또한, 본 실시 형태에서는 팬(19)을 풍하측에 마련하고, 공기를 흡입함으로써 강제 공냉으로 하고 있지만, 팬(19)은 냉각풍 취입부(16)측에 마련하여 공기를 송풍함으로써 강제 공냉으로 해도 되는 것은 말할 필요도 없다. 또, 팬(19)을 케이스(15) 외부에 마련해도 된다. 또, 예를 들면 차량 주행 장치에 탑재되어, 차량의 주행에 의한 냉각풍의 흐름을 이용하여 공냉하는 것과 같은 경우에는, 팬(19)을 마련하지 않아도 된다.
도 2에서는, 케이스(15) 내에 제1 AC 리액터(3)와, 제2 AC 리액터(4)와, 필터 콘덴서(5)와, 팬(19)을 배치한 예를 나타내고 있지만, 댐핑 저항(6) 등, 그 외의 부품을 추가로 수납해도 된다.
본 실시 형태에 따른 필터 장치(10)에서는, 제1 AC 리액터(3)는 케이스(15) 내의 풍상측에, 제2 AC 리액터는 풍하측에 배치된다. 외형이 작은 제1 AC 리액터(3)를 풍상측에, 외형이 큰 제2 AC 리액터(4)를 풍하측에 배치함으로써, 제1 AC 리액터(3)와 제2 AC 리액터(4)의 양쪽을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 AA단면에 있어서 풍상측에서 본 필터 장치(10)의 케이스(15)의 내부를 나타낸다. 즉 도 3에는, 냉각풍 취입구(16)로부터 취입된 공기가 장해 없이 제1 AC 리액터(3), 제2 AC 리액터(4), 필터 콘덴서(5)에 각각 직접 닿는 영역이 나타내진다. 도 3에 있어서, 본 실시 형태에 따른 LC 필터 장치(10)를 이용했을 경우는, 냉각풍이 제1 AC 리액터(3)에 방해되지 않고 제2 AC 리액터(4)에 직접 닿는 영역을 확인할 수 있다.
도 4에 본 실시 형태에 따른 LC 필터 장치(10)의 효과를 설명하기 위한 모식도를 나타낸다. 도 4의 (a)는 본 실시 형태를 이용했을 경우이고, 도 4의 (b)는 종래의 제2 AC 리액터(4)를 제1 AC 리액터(3)의 풍상측에 배치했을 경우에 상당한다. 도 4에 있어서, 점선 화살표는 케이스(15) 내를 냉각풍이 흐르는 모습을 나타내고 있다.
필터 장치(10)의 케이스(15)는 일반적으로 접지 전위로 된다. 그 때문에, PWM 컨버터(2)가 구동될 때 전압이 인가되는 제1 AC 리액터(3), 제2 AC 리액터(4), 필터 콘덴서(5)의 각각은, 접지 전위의 케이스(15)와 절연시키기 위해서 이격되어 마련된다. 케이스(15) 내에 취입된 냉각풍은, 발열 부품을 냉각시키면서 케이스(15)와 각각의 부품의 간극을 통과하여 냉각풍 배출부(17)로 흐른다.
도 4의 (b)에 나타내는 종래 예의 경우, 풍상측에 배치된 제2 AC 리액터(4)에 닿은 냉각풍은, 케이스(15)와의 간극을 통과하여 냉각풍 배출부(17)로 흐른다. 냉각풍의 일부는 제2 AC 리액터(4)의 철심과 권선의 간극 등으로 누설되지만, 대부분은 제2 AC 리액터(4)와 케이스(15)의 간극을 흐른다. 즉, 냉각풍은 제2 AC 리액터(4)의 외주(外周)부를 돌아 흐르기 때문에, 제2 AC 리액터(4)의 배후의 풍하측에 배치된 제1 AC 리액터(3)나 그 외의 LC 회로 부품에 닿기 어려워, 충분히 냉각시킬수 없다. 특히, 제2 AC 리액터(4)의 배후에 해당하는, 제1 AC 리액터(3) 중 케이스(15)의 중앙 영역 부근은 냉각풍이 거의 통과하지 않으므로, 충분히 냉각시킬 수 없다.
이와 같이, 제1 AC 리액터(3)에 비해 제2 AC 리액터(4)의 외형이 크기 때문에, 제2 AC 리액터(4)를 풍상측에 배치했을 경우, 제2 AC 리액터(4)가 장벽이 되어 제1 AC 리액터(3)에 냉각풍이 직접 닿지 않아, 제1 AC 리액터(3)를 충분히 냉각시킬 수 없다는 문제가 있었다.
도 4의 (a)에 나타내는 것 같이, 본 실시 형태에 따른 필터 장치(10)에 의하면, 외형이 작은 제1 AC 리액터(3)를 외형이 큰 제2 AC 리액터(4)보다도 풍상측에 배치했으므로, 제1 AC 리액터(3)의 외주를 냉각풍이 돌아 들어가도, 제1 AC 리액터(3)에 의해서 냉각풍이 제2 AC 리액터(3)에 닿는 것을 방해하는 영역이 작기 때문에, 제1 AC 리액터(3)와 제2 AC 리액터(4)의 양쪽을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
추가로, 본 실시 형태에서는 필터 콘덴서(5)를 제2 AC 리액터(4)보다도 풍상측에 배치했지만, 제2 AC 리액터(4)보다도 외형이 작은 부품은, 제2 AC 리액터(4)보다도 풍하측에 배치하는 것보다도 풍상측에 배치함으로써, 당해 부품을 효율적으로 냉각시킬 수 있다. 또한, 그 부품을 냉각시킬 필요성이 낮은 경우에는, 제2 AC 리액터(4)보다도 풍하측에 배치해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
도 5에 본 실시 형태에 따른 LC 필터 장치(10)를 이용한 전력 변환 회로의 변형예를 나타낸다. 도 5에 나타내는 것 같이, 제1 AC 리액터(3)와 제2 AC 리액터(4) 사이의 접속점과 필터 콘덴서(5)의 사이에 제3 AC 리액터(7)가 마련된다. 제3 AC 리액터(7)를 마련함으로써, 필터 제거 가능한 주파수 범위를 확장시킬 수 있다.
도 6은 도 5에 나타내는 LC 회로를 구비한 필터 장치(10)의 케이스(15) 내부를 나타내는 측면도이다. 제3 AC 리액터(7)도 제2 AC 리액터(4)보다도 외형이 작기 때문에, 제2 AC 리액터(4)보다도 풍상측에 배치함으로써, 제1 AC 리액터(3), 제2 AC 리액터(4), 제3 AC 리액터(7)를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 필터 장치(10)에 의하면, LC 필터 회로를 구성하는 AC 리액터 중, 외형이 작은 제1 AC 리액터(3)를 풍상측에, 외형이 큰 제2 AC 리액터(4)를 풍상측에 배치했으므로, LC 회로 부품에 냉각풍을 효율적으로 맞게 하는 것이 가능해져, 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
또, LC 필터 회로에서는, PWM 컨버터(2)측에 배치되는 제2 AC 리액터(4)에 고주파수의 스위칭 전류 성분이 흐르기 때문에, 제2 AC 리액터(4)의 철손(鐵損)이 커진다. 그 결과, 제1 AC 리액터(3)보다도 제2 AC 리액터(4)의 쪽에서 발열량이 커져, 고온화된다. 여기서, 종래와 같이 제2 AC 리액터(4)가 풍상측에 배치되었을 경우, 제2 AC 리액터(4)와 열교환을 하여 고온화된 냉각풍은, 제1 AC 리액터(3)를 충분히 냉각시킬 수 없다고 하는 문제가 생긴다.
본 실시 형태에 의하면, 제1 AC 리액터(3)를 냉각시킨 냉각풍이, 제1 AC 리액터(3)보다 고온의 제2 AC 리액터(4)를 냉각시키므로, 제1 AC 리액터(3)와 제2 AC 리액터(4)의 양쪽을 효율적으로 냉각시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 AC 리액터(3), 제2 AC 리액터(4)는 삼상 분의 리액터를 일체화한 구조를 예로 들어 설명했지만, 각 상의 리액터는 일체화되어 있지 않아도 된다. 각 상의 리액터를 개별로 보더라도, 제2 AC 리액터(4)는 제1 AC 리액터(3)보다도 외형이 크므로, 본 실시 형태를 적용할 수 있어, 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또, 각 AC 리액터의 방향은, 권선 코일의 축심의 방향이 되는 철심의 방향이, 냉각풍이 흐르는 방향과 같게 되어 있으면 당해 AC 리액터를 균일하게 냉각시킬 수 있다. 다만, 케이스(15) 내의 스페이스를 최대한 줄이고 소형화를 도모하기 위해서, 냉각풍의 방향과 철심의 방향이 달라져 있어도 된다.
또, 제2 AC 리액터(4)를 풍하측에 배치하는 본 실시 형태에 있어서는, 도 1과 같이 팬(19)을 풍하측에 배치함으로써, 팬(19)에 의한 냉각풍 흡인의 효과가, 제2 AC 리액터(4)의 냉각 효율 향상으로 연결된다.
본 실시 형태에 있어서는, LC 회로 부품을 1개의 케이스 내에 배치했지만, 모두를 1개의 케이스 내에 배치하지 않아도 된다. 예를 들면, 필터 콘덴서(5)는 절연성을 목적으로 절연 수지로 덮여지는 경우도 많아, 방열성이 낮은 경우가 있다. 이러한 경우, 다른 LC 회로 부품과는 다른 케이스에 수납되어 있어도 된다. 즉, 본 실시 형태에 관계되는 필터 장치는, 적어도 제1 AC 리액터(3)와 제2 AC 리액터(4)가 1개의 케이스 내에 수납될 때 적용할 수 있고, 그 외의 LC 회로 부품은 당해 케이스 내와는 별개로 배치되어 있어도 된다.
본 실시 형태에 있어서의 PWM 컨버터(2)의 스위칭 소자로서는, SiC(실리콘 카바이드), GaN(질화 갈륨(gallium nitride)), 다이아몬드, GaO(산화 갈륨) 등의 와이드 밴드 갭 재료로 이루어지는 소자를 이용해도 된다. 예를 들면 SiC 등의 와이드 밴드 갭 재료로 이루어지는 스위칭 소자를 이용했을 경우, 특히 고주파에서의 용도가 실현될 수 있기 때문에, PWM 컨버터(2)에서 발생하는 스위칭 주파수가 보다 고주파가 되어, 제2 AC 리액터(4)가 대형화된다. 즉, 와이드 밴드 갭 재료로 이루어지는 스위칭 소자를 이용했을 경우에는 제2 AC 리액터(4)의 외형이 제1 AC 리액터(3)에 비해 보다 커지는 문제가 있다. 그 때문에, 본 실시 형태를 이용하는 효과가 현저하게 얻어진다.
실시 형태 2.
본 실시 형태에 따른 필터 장치(10)는, 제2 AC 리액터(4)가 냉각풍의 집풍 영역에 배치된 점이, 실시 형태 1과 다르다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 필터 장치(10)의 케이스(15) 내부를 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태에서는 팬(19)이 냉각풍 배출부(17)측에 배치된다. 즉, 팬(19)이 풍하측에 배치되어, 팬(19)이 냉각풍을 흡인함으로써 냉각 효율을 높이고 있다. 이때, 냉각풍 취입부(16)로부터 흘러 들어간 냉각풍은 케이스(15) 내에 퍼지면서 풍하측으로 흐른다. 특히, 제1 리액터(3)나 필터 콘덴서(5) 등이 장벽이 되지 않는 영역인, LC 회로 부품과 케이스(15)의 간극이 흐르기 쉽기 때문에, 케이스(15) 가까이의 당해 간극을 통과하여 냉각풍이 흐른다.
케이스(15) 내부를 흐르는 냉각풍은, 팬(19)에 취입될 때, 팬(19)의 흡인력에 의해, 팬(19)의 형상에 맞춰 집풍(集風)된다. 즉, 냉각 유로의 외주가 축소되도록 집풍된다. 이와 같이, 냉각 유로의 외주가 케이스(15)에 따른 형상보다도 축소되는 집풍 영역에서는, 냉각풍의 단위 면적당 유량이 증가하기 때문에, 집풍 영역에 배치된 제2 AC 리액터(4)에 닿는 냉각풍의 총 유량이 증가한다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서 집풍 영역이란, 냉각 유로의 외형이 풍하측을 향해 케이스(15)의 외형보다도 좁아지는 영역을 말한다. 일반적인 필터 장치에 이용되는 팬의 기능을 고려하면, 팬(19)의 집풍 영역은 도 7에 있어서 일점 쇄선으로 둘러싸이는 영역으로 나타내진다. 예를 들면, 집풍 영역은 팬(19)에 의한 냉각풍 취입구로부터 45°의 각도로 넓어지도록 나타내진다. 즉, 도 7에서 나타내는 상면에서 볼 때, 냉각 유로가 케이스(15)로부터 45°의 각도로 좁아지도록 축소되는 영역을 집풍 영역으로 한다. 여기서, 집풍 영역의 각도는 대략 45°이면 된다.
또한, 제2 AC 리액터(4)나 그 외의 부품이 배치되지 않은 경우에 집풍 영역의 각도는 45°가 되지만, 집풍 영역 내에 제2 AC 리액터(4)나 그 외의 부품이 배치되어 있는 경우, 냉각풍의 흐름이 흐트러지기 때문에, 실제의 냉각풍의 흐름은 정확하게는 45°가 되지 않는다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, 집풍에 의한 냉각 향상의 효과가 얻어지는 점을 고려하여, 제2 AC 리액터(4)나 그 외의 부품이 배치되지 않은 경우에 대략 45°의 각도로 냉각풍의 유로가 좁아지는 영역을 집풍 영역이라고 생각한다.
도 8에 본 실시 형태에 따른 필터 장치(1)의 효과를 설명하기 위한 케이스(15) 내부의 모식도를 나타낸다. 도 8 중, 본 실시 형태를 이용하지 않는 경우의 제2 AC 리액터(4a)는 집풍 영역 밖에 배치된다.
도 8의 (a)에 있어서, 케이스(15) 내를 냉각풍이 흐르는 모습을 점선 화살표로 나타낸다. 집풍 영역에 있어서는, 냉각풍의 방향이 변화하여, 냉각풍의 유로의 외형이 풍하측을 향해 축소되어 있다. 본 실시 형태를 이용했을 경우는, 집풍 영역에 모아진 냉각풍이 제2 AC 리액터(4)에 충분히 닿기 때문에, 냉각 효율이 향상된다. 한편, 본 실시 형태를 이용하지 않는 경우, 제2 AC 리액터(4a)에 닿지 않고 제2 AC 리액터(4a)와 케이스(15)의 간극을 통과하는 냉각풍 중, 제2 AC 리액터(4a)로부터 먼 영역을 통과하는 냉각풍은 제2 AC 리액터(4a)와의 열교환율이 낮아, 제2 AC 리액터(4a)를 충분히 냉각시킬 수 없다. 즉, 집풍 영역 밖에 배치된 제2 AC 리액터(4a)의 냉각 효율은 낮아져 버린다.
도 7에 나타내는 것 같이 본 실시 형태에 따른 필터 장치(1)는, 제2 AC 리액터(4)를 집풍 영역에 배치했으므로, 제2 AC 리액터(4)의 냉각 효율을 향상시키는 효과를 달성한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제2 AC 리액터(4)는 그 일부라도 집풍 영역에 배치되어 있으면 되지만, 제2 AC 리액터(4)의 외형의 절반 이상이 집풍 영역 내에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
종래, 도 8의 (b)에 나타내는 것 같이, 제2 AC 리액터(4a)가 집풍 영역 밖에 배치되는 경우, 냉각풍이 제2 AC 리액터(4a)에 닿기 쉬워지도록 유로를 변경하는 차풍판(20)을 마련하여 제2 AC 리액터(4a)의 냉각 효율을 향상시키는 방법이 알려져 있었다. 종래와 같이 차풍판(20)을 추가하면, 냉각 효율은 향상되지만, 부품 추가에 의한 코스트 업이나, 필터 장치(10)의 대형화로 이어져 버린다.
본 실시 형태에 의하면, 차풍판(20) 등의 추가 부품을 마련하는 일 없이 냉각풍이 제2 AC 리액터(4)에 닿기 쉬워지기 때문에, 저비용으로 냉각 효율이 높은 필터 장치(1)를 얻을 수 있다. 즉, 제2 AC 리액터(4)에 닿는 냉각풍의 총 유량을 증가시킬 수 있으므로, 발열량이 큰 제2 AC 리액터(4)를 충분히 냉각시키는 효과가 얻어진다.
또한, 본 실시 형태에서는 팬(19)을 케이스(15)의 내부에 배치했지만, 케이스(15)의 외부에 배치해도 된다. 냉각풍 배출부(17)의 풍하측에 팬(19)을 배치했을 경우에 있어서도, 케이스(15) 내에 있어서 집풍 효과가 생기는 집풍 영역에 제2 AC 리액터(4)를 배치하면, 상술하는 본 실시 형태의 효과가 얻어진다.
본 실시 형태에서는 실시 형태 1과 상이한 부분만을 설명했다. 그 외의 부분에 대해서는 실시 형태 1과 같다.
실시 형태 3.
본 실시 형태에 따른 필터 장치(10)는 제2 AC 리액터(4)의 풍상측에 배치되는 LC 회로 부품이, 제2 AC 리액터(4)와 케이스(15)의 간극으로 흐르려고 하는 냉각풍을 억제하도록 배치된 점이, 실시 형태 1 또는 2와 다르다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 필터 장치(10)의 케이스(15) 내에 있어서의 LC 회로 부품의 배치를 나타내는 모식도이다. 도 9에 나타내는 것 같이, 풍하측에 배치된 제2 AC 리액터(4)와 케이스(15) 사이의 간극을 냉각풍이 흐르는 것을 억제하여, 제2 AC 리액터(4)에 충분히 닿도록 풍상측의 제1 AC 리액터(3) 또는 필터 콘덴서(5)가 배치된다.
구체적으로는, 풍상측에서 풍하측을 보았을 경우에, 제1 AC 리액터(3) 또는 필터 콘덴서(5)가 제2 AC 리액터(4)와 케이스(15) 사이의 간극 영역에 겹쳐지도록 배치된다. 제1 AC 리액터(3)나 필터 콘덴서(5)는, 외형이 제2 AC 리액터(4)보다 작기 때문에, 당해 간극 모두를 완전하게 막는 것은 곤란하다. 그렇지만, 일부의 간극을 막음으로써 제2 AC 리액터(4)에 닿는 냉각풍을 증대시킬 수 있어, 제2 AC 리액터(4)의 냉각 효율을 향상시키는 효과가 얻어진다.
또한, 제1 AC 리액터(3) 또는 필터 콘덴서(5)는, 케이스(15)에 접해 있는 것이 바람직하지만, 접해 있지 않더라도 본 실시 형태의 효과는 얻어진다. 케이스(15)에 접하는 경우에는, 케이스(15)와의 절연이 불필요한 영역을 접착면으로 하던지, 절연 시트 등을 통해서 접하면 된다.
본 실시 형태에 의하면, 도 8의 (b)에 나타내는 차풍판(20) 등의 추가 부품을 구비하고 있지 않아도, LC 회로 부품에 의해서 제2 AC 리액터(4)와 케이스(15)의 간극을 냉각풍이 통과하는 것을 억제할 수 있어, 제2 AC 리액터(4)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는 제1 AC 리액터(3) 또는 필터 콘덴서(5)에 의해서 냉각풍의 방향을 제2 AC 리액터(4)를 향해서 유도했지만, 그 외의 LC 회로 부품을 이용해도 된다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 댐핑 저항(6)이나 도 5에 나타내는 제3 AC 리액터(7)를, 제2 AC 리액터(4)와 케이스(15)의 간극으로 냉각풍이 흐르는 것을 억제하도록 배치해도 된다.
또, 본 실시 형태에서는, 실시 형태 2와 같이 제2 AC 리액터(4)를 집풍 영역에 배치해도 되는 것은 말할 필요도 없다. 제2 AC 리액터(4)를 집풍 영역에 배치하고, 또한 풍상측의 LC 회로 부품의 배치에 의한 냉각풍을 제2 AC 리액터(4)로 유도함으로써, 보다 확실히 제2 AC 리액터(4)에 냉각풍을 닿게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 실시 형태 1 또는 2와 다른 부분만을 설명했다. 그 외의 부분에 대해서는 실시 형태 1 혹은 2와 같다.
이상의 실시 형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용의 일례를 나타내는 것이며, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
1: 교류 전원 2: PWM 인버터
3: 제1 AC 리액터 4: 제2 AC 리액터
5: 필터 콘덴서 6: 댐핑 저항
7: 제3 AC 리액터 10: 필터 장치
15: 케이스 16: 냉각풍 취입부
17: 냉각풍 배출부 19: 핀
20: 차풍판

Claims (9)

  1. 교류 전원에 접속되는 제1 AC 리액터와,
    PWM 컨버터와 상기 제1 AC 리액터의 사이에 접속되는 제2 AC 리액터와,
    상기 제1 AC 리액터와 상기 제2 AC 리액터의 접속점에 일단이 접속된 필터 콘덴서와,
    냉각풍 취입부와 냉각풍 배출부를 가지고, 상기 제1 AC 리액터와 상기 제2 AC 리액터를 수납한 케이스를 구비하고,
    상기 제1 AC 리액터는 상기 제2 AC 리액터의 풍상측(風上側)에 배치된 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터 콘덴서는 상기 제2 AC 리액터보다도 풍상측에 배치된 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 접속점과 상기 필터 콘덴서의 사이에 접속된 제3 AC 리액터를 구비하고,
    상기 제3 AC 리액터는 상기 케이스 내에 있어서 상기 제2 AC 리액터보다도 풍상측에 배치된 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스 내에 있어서, 상기 제2 AC 리액터보다도 풍하측(風下側)에 배치된 팬을 구비하고,
    상기 제2 AC 리액터는 상기 팬에 의한 집풍(集風) 영역에 배치된 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 AC 리액터가, 풍상측에서 풍하측을 본 단면시(斷面視)에 있어서, 상기 제2 AC 리액터와 상기 케이스의 간극 영역에 겹쳐지도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  6. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 콘덴서가, 풍상측에서 풍하측을 본 단면시에 있어서, 상기 제2 AC 리액터와 상기 케이스의 간극 영역에 겹쳐지도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 AC 리액터의 축심의 방향이 냉각풍의 방향과 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  8. PWM 컨버터와,
    교류 전원에 접속되는 제1 AC 리액터와,
    상기 PWM 컨버터와 상기 제1 AC 리액터의 사이에 접속된 제2 AC 리액터와,
    상기 제1 AC 리액터와 상기 제2 AC 리액터의 접속점에 일단이 접속된 필터 콘덴서와,
    냉각풍 취입부와 냉각풍 배출부를 가지고, 상기 제1 AC 리액터와 상기 제2 AC 리아크를 수납한 케이스를 구비하고,
    상기 제1 AC 리액터는, 상기 제2 AC 리액터의 풍상측에 배치된 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 PWM 컨버터는 와이드 밴드 갭 재료로 이루어지는 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
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