(57)【要約】    【課題】  電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法において、装置の小型化を図りつつ、自然空冷による冷却能力の向上を図ることを目的とする。    【解決手段】  パワー半導体モジュールの熱を放熱する冷却フィンと、前記パワー半導体を駆動するドライブ回路を有する回路基板と、前記パワー半導体モジュールは前記冷却フィンと前記回路基板との間に位置し、前記冷却フィンを覆い、前記パワー半導体モジュールを挿入するための切り欠き部有するケーシングと、空気を前記冷却フィンに流す冷却ファンと、前記ケーシングと結合され、前記回路基板を覆うカバーと、前記カバーの上面、両側面および底面に設けた通風用の開口部と、で構成された電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法において、前記複数台横略密着取付けされた相対する電力変換装置の両側面に対流用の隙間を設けた構成とした。    【選択図】  図6
2010081765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却フィンと、
この冷却フィンに設置され放熱が行われるパワー半導体モジュールと、
前記冷却フィンと前記パワー半導体モジュールに対して反対側に配置され、パワー半導体を駆動するドライブ回路を有する回路基板と、
前記冷却フィンと接合し前記回路基板を覆うカバーとを備え、並べて設置される複数台の電力変換装置において、
並べて設置された状態において前記電力変換装置は前記カバーの上面と底面に通風用の開口部が設けられ、
前記カバーには一方の側面の上部に第1の開口部と、もう一方の側面の下部に第2の開口部とが形成され、前記開口部を介して外部から空気が流入し電力変換装置内部を循環することを特徴とする複数台の電力変換装置。
【請求項２】
請求項１において、前記カバーの両側面には突起が備えられ、電力変換装置が並べて設置された際に隣同士の電力変換装置が所定の距離だけ離れた状態で一方の側面の前記突起と隣に配置された電力変換装置の一方の側面の突起とが接合することを特徴とする複数台の電力変換装置。
【請求項３】
冷却フィンと、
この冷却フィンに設置され放熱が行われるパワー半導体モジュールと、
前記冷却フィンと前記パワー半導体モジュールに対して反対側に配置され、パワー半導体を駆動するドライブ回路を有する回路基板と、
前記冷却フィンと接合し前記回路基板を覆うカバーとを備え、並べて設置される複数台の電力変換装置において、
並べて設置された状態において前記電力変換装置は前記カバーの上面と両側面と底面に通風用の開口部が設けられ、
隣同士に配置された前記電力変換装置の間に金属熱伝導板を設けたことを特徴とする複数台の電力変換装置。
【請求項４】
冷却フィンと、
この冷却フィンに設置され放熱が行われるパワー半導体モジュールと、
前記冷却フィンと前記パワー半導体モジュールに対して反対側に配置され、パワー半導体を駆動するドライブ回路を有する回路基板と、
前記冷却フィンと接合し前記回路基板を覆うカバーとを備え、並べて設置される複数台の電力変換装置において、
並べて設置された状態において前記電力変換装置は前記カバーの上面と両側面と底面に通風用の開口部が設けられ、
隣同士に配置された前記電力変換装置の間に冷媒が封入された金属パイプを設けたことを特徴とする複数台の電力変換装置。
【請求項５】
冷却フィンと、
この冷却フィンに設置され放熱が行われるパワー半導体モジュールと、
前記冷却フィンと前記パワー半導体モジュールに対して反対側に配置され、パワー半導体を駆動するドライブ回路を有する回路基板と、
前記冷却フィンと接合し前記回路基板を覆うカバーとを備えた電力変換装置を並べて設置する電力変換装置の設置方法において、
並べて設置された状態において前記電力変換装置は前記カバーの上面と底面に通風用の開口部が設けられ、
前記カバーには一方の側面の上部に第1の開口部と、もう一方の側面の下部に第2の開口部とが形成され、前記開口部を介して外部から空気が流入し電力変換装置内部を循環することを特徴とする電力変換装置の設置方法。
【請求項６】
請求項５において、前記カバーの両側面には突起が備えられ、電力変換装置が並べて設置された際に隣同士の電力変換装置が所定の距離だけ離れた状態で一方の側面の前記突起と隣に配置された電力変換装置の一方の側面の突起とが接合することを特徴とする電力変換装置の設置方法。
【請求項７】
冷却フィンと、
この冷却フィンに設置され放熱が行われるパワー半導体モジュールと、
前記冷却フィンと前記パワー半導体モジュールに対して反対側に配置され、パワー半導体を駆動するドライブ回路を有する回路基板と、
前記冷却フィンと接合し前記回路基板を覆うカバーとを備えた電力変換装置を並べて設置する電力変換装置の設置方法において、
並べて設置された状態において前記電力変換装置は前記カバーの上面と両側面と底面に通風用の開口部が設けられ、
隣同士に配置された前記電力変換装置の間に金属熱伝導板を設けることを特徴とする電力変換装置の設置方法。
【請求項８】
冷却フィンと、
この冷却フィンに設置され放熱が行われるパワー半導体モジュールと、
前記冷却フィンと前記パワー半導体モジュールに対して反対側に配置され、パワー半導体を駆動するドライブ回路を有する回路基板と、
前記冷却フィンと接合し前記回路基板を覆うカバーとを備え、並べて設置される複数台の電力変換装置において、
並べて設置された状態において前記電力変換装置は前記カバーの上面と両側面と底面に通風用の開口部が設けられ、
隣同士に配置された前記電力変換装置の間に冷媒が封入された金属パイプを設けることを特徴とする電力変換装置の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付時に好適な電力変換装置およびその据付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置であるインバータは、産業界における交流電動機の速度制御装置として多く採用されている。しかし、電力変換装置内部に用いられるIGBTや整流ダイオードなどの電力変換用のパワー半導体は、電力変換時の電気的損失により大きな発熱を伴う。
【０００３】
通常これらのパワー半導体には動作限界温度が定められており、パワー半導体の動作限界温度を超えてもなお発熱したままにすれば、そのパワー半導体は動作しなくなる虞がある。このため、電力変換装置においては、このパワー半導体を冷却する構造を採用する必要がある。すなわち、冷却フィンを備え、発熱体たるパワー半導体からの熱を冷却フィンに熱伝導させる自然空冷方式かあるいは冷却フィンと冷却ファンとを備え、発熱体たるパワー半導体からの熱を冷却フィンに熱伝導させ、冷却ファンにより熱交換させ、空冷によって放熱させる強制空冷方式が一般的である。
【０００４】
特許文献１の段落（0019）には、「主回路部4と論理部5の間に遮蔽部材としての遮蔽板7を設けて、すき間を極力なくし、お互いの空気が流れ込まない様にするとともに遮蔽板7に断熱効果と磁気シールド効果をもたせるため、主回路側を絶縁材9で、論理部側を鉄板8等でそれぞれ構成し、しかもこの間を風洞として冷媒通路を形成し、空気を流す事によりさらに断熱効果をもたせたものである。これにより主回路部4と論理部5とは互いに独立した室内に設けられる。」と記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平9−237992号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術は、電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法において、自然空冷による冷却作用の効率化に十分な配慮がされているとはいえず、温度上昇の抑制と小型化の両立が十分に得られないという問題がある。    
つまり、装置の小型化を図るため回路基板上の素子の実装密度を高めた場合等には、従来技術においては冷却ファンによる冷却作用が充分に得られるものでなく、装置内部の温度上昇によって素子の寿命が短くなる虞があった。
【０００７】
さらに、上記の従来技術においては、主回路部と論理部の間に遮蔽部材を設けて熱に弱い論理部に主回路部の熱が流れないようにするものであり、電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法において、冷却作用を十分に確保できないため、電力変換装置の定格電流をディレーティングしなければならないという問題があった。  
本発明の目的は、電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法において、装置の小型化を図りつつ、自然空冷による冷却能力を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するための本発明の具体的態様は、以下の通りである。  
冷却フィンと、この冷却フィンに設置され放熱が行われるパワー半導体モジュールと、前記冷却フィンと前記パワー半導体モジュールに対して反対側に配置され、パワー半導体を駆動するドライブ回路を有する回路基板と、前記冷却フィンと接合し前記回路基板を覆うカバーとを備え、並べて設置される複数台の電力変換装置において、並べて設置された状態において前記電力変換装置は前記カバーの上面と底面に通風用の開口部が設けられ、前記カバーには一方の側面の上部に第1の開口部と、もう一方の側面の下部に第2の開口部とが形成され、前記開口部を介して外部から空気が流入し電力変換装置内部を循環する構造とした。
さらには、上記の態様において、前記カバーの両側面には突起が備えられ、電力変換装置が並べて設置された際に隣同士の電力変換装置が所定の距離だけ離れた状態で一方の側面の前記突起と隣に配置された電力変換装置の一方の側面の突起とが接合することが望ましい。  
また上記目的を解決するための本発明の別の態様としては、冷却フィンと、この冷却フィンに設置され放熱が行われるパワー半導体モジュールと、前記冷却フィンと前記パワー半導体モジュールに対して反対側に配置され、パワー半導体を駆動するドライブ回路を有する回路基板と、前記冷却フィンと接合し前記回路基板を覆うカバーとを備え、並べて設置される複数台の電力変換装置において、並べて設置された状態において前記電力変換装置は前記カバーの上面と両側面と底面に通風用の開口部が設けられ、隣同士に配置された前記電力変換装置の間に金属熱伝導板を設けた構造とする。
【０００９】
さらに、上記目的を解決するための本発明の別の態様としては、冷却フィンと、この冷却フィンに設置され放熱が行われるパワー半導体モジュールと、前記冷却フィンと前記パワー半導体モジュールに対して反対側に配置され、パワー半導体を駆動するドライブ回路を有する回路基板と、前記冷却フィンと接合し前記回路基板を覆うカバーとを備え、並べて設置される複数台の電力変換装置において、並べて設置された状態において前記電力変換装置は前記カバーの上面と両側面と底面に通風用の開口部が設けられ、隣同士に配置された前記電力変換装置の間に冷媒が封入された金属パイプを設けた構造とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数台横密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される電力変換装置において、電力変換装置の小型化を図りつつ、自然空冷による冷却能力を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の具体的な実施例を図１〜図11により説明する。
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態は本発明を実施するための一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、各図における共通の構成については同一の参照番号を付してある。
【００１３】
図１は本実施例における電力変換装置の主回路構成図を示している。1は交流電力を直流電力に変換する順変換器、2は直流中間回路にある平滑用コンデンサ、3は直流電力を任意の周波数の交流電力に変換する逆変換器、4は交流電動機である。また、11は前記順変換器および逆変換器内のパワーモジュールを冷却するための冷却フィン、7は電力変換装置の各種制御データを設定、変更、異常状態およびモニタ表示が行えるデジタル操作パネルである。
【００１４】
そして5は逆変換器のスイッチング素子を制御すると共に、電力変換装置全体の制御を司る働きをするもので、マイコン（制御演算装置）が搭載された制御回路であり、デジタル操作パネル7から入力される各種の制御データに応じて必要な制御処理が行なえるように構成されている。
【００１５】
なお、制御回路5は、デジタル操作パネル7によって入力される各種の制御データに基づいて逆変換器3のスイッチング素子を制御する他、装置全体に必要な制御処理を行う。内部構成は省略するが、各種の制御データが格納された記憶部の記憶データからの情報に基づいて演算を行うマイコン（制御演算装置）が搭載されている。8は逆変換器のスイッチング素子を駆動するドライバ回路である。ドライバ回路8は、制御回路5からの指令に基づいて逆変換器3のスイッチング素子を駆動する。また、前記デジタル操作パネル7にその異常を表示する構成になっている。
【００１６】
また、ドライバ回路8内にはスイッチングレギュレータ回路（DC/DCコンバータ）が搭載されており、スイッチングトランスTRとMOS-FETなどにより電力変換装置の運転に必要な各直流電圧を生成し、これらを各構成に対して供給する。9は順変換器および逆変換器などから構成された電力変換装置である。前記逆変換器3内には、代表的なスイッチング素子としてIGBTが搭載されている。当然、この素子はIGBTに限定されるものではなく、スイッチング素子としての形態を有するものであれば良い。
【００１７】
電力変換装置の各種制御データは、操作パネル7から設定および変更が可能である。
操作パネル7には異常表示が可能な表示部が設けられており、電力変換装置における異常が検出されると当該表示部に表示される。
【００１８】
本実施例の操作パネル7としては、特に種類が限られるものではないが、デジタル操作パネルとして装置使用者の操作性を考慮して表示部の表示を見ながら操作が行えるように構成している。なお、表示部は必ずしも操作パネル7と一体に構成する必要はないが、操作パネル7の操作者が、表示を見ながら操作できるように一体構成とすることが望ましい。
【００１９】
操作パネル7から入力された電力変換装置の各種制御データは図示しない記憶部に格納される。電力変換装置であるインバータは公知の技術であるため、詳細な説明は割愛する。
【００２０】
図2は本実施例における電力変換装置の外観を説明する図である。発熱体であるパワー半導体モジュール10からの熱を冷却フィン11に熱伝導させ、空冷によって放熱させる自然空冷方式の例である。もちろん、パワー半導体モジュールからの熱を冷却フィンに熱伝導させ、冷却ファンによって放熱させる強制空冷方式にするかは、パワー半導体モジュールからの発熱量に依存する。また、ドライバ回路8は、制御回路5からの指令に基づいて逆変換器3のスイッチング素子を駆動する。
【００２１】
前記パワー半導体モジュール10は、前記冷却フィン11と前記回路基板8との間に位置し、前記冷却フィン11に勘合されたカバー12で覆われ、前記カバー12の両側面および底面には通風用の開口部13が設けられている。前記カバー12の上面には、図示していないが、装置内部の温かい空気を流出させる通風用開口部13Uが当然設けられている。
【００２２】
矢印は、自然対流時の空気の流入および流出方向を示したものである。電力変換装置に設けられたカバー12の上面、両側面および底面にある通風用の開口部に対し、主に前記カバーの両側面および底面から装置周囲の開口部13から冷たい空気を吸込み、カバー上面の開口部13Uから装置内部の温かい空気を流出させる。すなわち、電力変換装置内部の冷却方式は、電力変換装置の外部と内部における温度差による自然対流の循環が形成される構造になっている。
【００２３】
図3は本実施例の電力変換装置の外観を説明する他の図である。前記図2との相違は、前記パワー半導体モジュール10が前記冷却フィン11と前記回路基板8との間に位置する点は同じであるが、前記冷却フィン11を覆ったケーシング14と前記回路基板8を覆うカバー15とで構成されている点にある。カバー15には、表面カバー16および端子台カバー17が各々2本のビスによって取付け線C21〜C22およびC23〜C24で示すように取付けられる。
【００２４】
また、表面カバー16には、ブラインドカバー18が取付けられた後、デジタル操作パネル7が取付けられる構造になっている。前記カバー15の両側面および底面には通風用の開口部13が設けられており、カバー15の上面には、図示していないが、装置内部の温かい空気を流出させる通風用開口部13Uが設けられている。矢印は、自然対流時の空気の流入および流出方向を示したものである。
【００２５】
本実施例においても、カバー15に設けられた上面、両側面および底面に通風用の開口部に対し、主に前記カバーの両側面および底面から装置周囲の開口部13から冷たい空気を吸込み、カバー上面の開口部13Uから装置内部の温かい空気を流出させる。やはり、自然対流による循環が形成される構造になっている。
【００２６】
図4は本実施例の電力変換装置の外観を説明する他の図である。カバー15の両側面および底面には通風用の開口部13が設けられており、カバー15の上面には、図示していないが、装置内部の温かい空気を流出させる通風用開口部13Uが設けられている点については、前記図3と同様である。異なる点は、前記カバー15の両側面に設けられた通風用の開口部13が左右対称な位置に存在しないことである。
【００２７】
図4の(a)において、前記カバー15の左側面に設けられた通風用の開口部13-Lは、カバー15の下流側(対流の上流側)にあり、右側面に設けられた通風用の開口部13-Rは、カバー15の上流側(対流の下流側)にある。
【００２８】
このように前記カバー15の両側面に設けられた通風用の開口部13-Lと13-Rが左右対称な位置に存在しないような構造にしてある理由は、電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法の場合において、左右に設置された各々の電力変換装置における前記カバー15の両側面に設けられた通風用の開口部13-Lと13-Rから流入する冷たい空気が干渉しないようにするためである。
【００２９】
左右に設置された各々の電力変換装置における前記カバー15の両側面に設けられた通風用の開口部13が左右対称な位置に存在しない構造である場合、電力変換装置Aのカバー15の右側面に設けられた通風用の開口部13-R(カバー15の上流側：対流の下流側)と電力変換装置Bのカバー15の左側面に設けられた通風用の開口部13-L(カバー15の下流側：対流の上流側)は同一の位置に存在しなくなる。
【００３０】
このため、電力変換装置Aのカバー15の右側面に設けられた通風用の開口部13-R(カバー15の上流側)から流入する冷たい空気は、全て電力変換装置Aの筐体内部のみに流入し、電力変換装置Bのカバー15の左側面に設けられた通風用の開口部13-L(カバー15の下流側)から流入する冷たい空気は、全て電力変換装置Bの筐体内部のみに流入させることができるため、流入する冷たい空気が干渉することなく有効に自然対流による循環が形成されることになる。
【００３１】
本例では、前記カバー15の左側面に設けられた通風用の開口部13-Lは、カバー15の下流側(対流の上流側)にあり、右側面に設けられた通風用の開口部13-Rは、カバー15の上流側(対流の下流側)にある場合について説明したが、前記カバー15の左側面に設けられた通風用の開口部13-Lが、カバー15の上流側(対流の下流側)にあり、右側面に設けられた通風用の開口部13-Rが、カバー15の下流側(対流の上流側)にあっても目的とする効果は同じである。
【００３２】
図4の(b)において、前記カバー15の左側面に設けられた通風用の開口部13-LDは、カバー15の下流側(対流の上流側)、13-LUは、カバー15の上流側(対流の下流側)、また、右側面に設けられた通風用の開口部13-RUは、カバー15の下流側(対流の上流側)、13-RDは、カバー15の上流側(対流の下流側)に各々設けられた構造である。
【００３３】
この場合においても、前記カバー15の両側面に設けられた通風用の開口部13-LDおよび13-LUと13-RDおよび13-RUが左右対称な位置に存在しないような構造にしてある理由は、電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法の場合において、左右に設置された各々の電力変換装置における前記カバー15の両側面に設けられた通風用の開口部13-LDおよび13-LUと13-RDおよび13-RUから流入する冷たい空気が干渉しないようにするためである。
【００３４】
流入する冷たい空気が干渉することなく有効に自然対流による循環が形成される構造とする点においては、前記図4の(a)と同様の効果が得られる。
【００３５】
前記カバー15の両側面に設ける通風用の開口部13は、電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法の場合において、流入する冷たい空気が各々干渉することのない左右非対称の位置であればよく、左右に設ける通風用開口部の位置を上流側および下流側に限定するものではない。
【００３６】
図5は自立盤内に電力変換装置を複数台据付けした場合の従来の例を示している。電力変換装置であるインバータは、一般的に壁掛け型構造で、パネル等の鉄板に垂直に取付けられ、極力小型でコンパクト化された装置であることが要求される。そして、側壁を有する箱型の部材の内面に冷却用のフィンが形成されたダイキャストケース等を用いて、これにパワー半導体モジュールを取付け、その上にドライブ回路部などの回路装置を搭載した上で、このダイキャストケースを強制空冷し、電力変換装置内部の温度上昇を抑えるようにして小型化を図っている。
【００３７】
そして、熱は通常、装置内部の下側から上側に向かって伝導するため、装置の冷却用空気の下流側（装置上側）であればあるほど高温となり、冷却用空気の上流側（装置下側）であればあるほど低くなる。この意味でも、装置の上部は熱の溜まり場となり、装置内部の中で温度が高くなる傾向にある。このため、インバータ装置9のカバーには、カバーの上面、両側面および底面に通風用の開口部を設け、主にカバーの両側面および底面から装置周囲の冷たい空気を吸込み、カバー上面の開口部から装置内部の温かい空気を流出させ、極力熱の溜まり場が発生しないようにする自然対流方式が採用されている。
【００３８】
この意味で電力変換装置であるインバータ装置を自立盤内に複数台据付ける場合、各々のインバータ装置9におけるカバー両側面の通風用開口部が塞がれることのないように、各々のインバータ装置間には、図5に示した距離ｄの隙間を空けて設置するのが一般的であり、通常はd=50mm程度設けるように取扱説明書に記載されている。
【００３９】
このように距離ｄの隙間を空けてインバータ装置9を複数台据付けた場合には、個々のインバータ装置におけるカバー両側面の通風用開口部が塞がれることがないため、個々のインバータ装置の定格電流などをディレーティングすることなく定格で使用することが可能である。
【００４０】
図6は自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法の一実施例を示している。この据付方法の大きなメリットは、同一寸法の自立盤内部に4台のインバータ装置しか据付できない（図5の場合）ものが、例えば、横略密着取付けの場合には、最大で7台のインバータ装置を設置収納できる点にある。
【００４１】
ここで前記複数台横略密着取付けの略とは、個々のインバータ装置9との隙間を零ではなく数mm程度（一般的には、2mm程度以下）設ける場合についても示唆したものである。もちろん、前記複数台横密着取付け方法（隙間=0）を制限するものではない。しかし、横略密着取付けの場合、個々のインバータ装置9におけるカバー両側面の通風用開口部が塞がれてしまうため、カバーの両側面から装置周囲の冷たい空気を吸込むことができず、自然対流の効果が薄れ、カバー上面の開口部から装置内部の温かい空気が流出せず熱の溜まり場が発生する。このため、インバータ装置9の定格電流などをディレーティングする必要が生じ、個々のインバータ装置を定格では使用できないという課題が発生する。
【００４２】
前記インバータ装置の定格電流をディレーティングするとは、具体的には定格電流が25(A)のインバータ装置を横略密着取付けした場合、実際に使用できるインバータ装置の定格電流は、0.8X25(A)=20(A)(ディレーティング80%)となり、25(A)ではなく20(A)までしか使用できないということを意味する。
【００４３】
前記課題に鑑みなされた本発明の実施例について以下に説明する。  
図7は本発明における自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法の一実施例である。複数台横略密着取付けした際、個々のインバータ装置9に距離ｄ1の隙間が確保できる構造としたインバータ装置を据付けたものであるため、カバーの両側面から装置周囲の冷たい空気を吸込むことが可能である。この場合には、カバーの両側面に設けてある通風孔スリットから吸い込まれた空気は、インバータ装置9内部を通流し、カバー上面の開口部から装置内部の温かい空気を流出させることができるため、熱の溜まり場を排除でき自然対流によるスムーズな還流が行われる。
【００４４】
このため、本発明のインバータ装置9を用いれば、前記インバータ装置の定格電流をディレーティングする必要がなく、定格電流25(A)をフルに使用できる。
【００４５】
図8は本発明における電力変換装置の構造底面図の一実施例であり、図7で記載した個々のインバータ装置に距離ｄ1の隙間が確保できる構造としたインバータ装置9である。インバータ装置のカバー12の両側面に設けてある開口用の通風孔スリット13を避けた箇所に突起部21を設けてある。
【００４６】
このような構造とすることで、カバーの両側面に設けてある通風孔スリット13が塞がれないため、前記両側面に設けてある通風孔スリット13から吸い込まれた空気は、インバータ装置9内部を通流し、カバー上面の開口部13から装置内部の温かい空気を流出させることができ、熱の溜まり場を排除し自然対流による還流が行われる。
【００４７】
図9は本発明における電力変換装置の構造底面図の他実施例であり、図7で記載した個々のインバータ装置に距離ｄ1の隙間が確保できる構造としたインバータ装置9である。インバータ装置の冷却フィン11の両側面に突起部22を設けた構造であり、カバーの両側面に設けてある通風孔スリットから吸い込まれた空気は、インバータ装置9内部を通流し、カバー上面の開口部から装置内部の温かい空気を流出させることができるため、前記インバータ装置の定格電流をディレーティングする必要がないという点で同様の効果がある。
【００４８】
図12は本発明における装置内部の温度分布のシミュレーション例を説明する図である。自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付時において、本発明の効果を示すシミュレーションの一例である。  
（ａ）は、図7における個々のインバータ装置に距離ｄ1の隙間が確保できない構造のインバータ装置9を設置した場合であり、この設置方式において、d1=0.4mmとした場合におけるインバータ装置筐体内部の温度分布シミュレーション例である。  
（ｂ）は、本発明による実施例であり、図7における個々のインバータ装置に距離ｄ1の隙間が確保できる構造のインバータ装置9を設置した場合であり、この設置方式において、d1=7mmとした場合におけるインバータ装置筐体内部の温度分布シミュレーション例である。
【００４９】
本発明である(b)の場合には、インバータ装置内部上側に実装されているIC、スイッチングトランスTR、MOS-FET 24、平滑用コンデンサ2の部品の温度が一様に下がっていることから、自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付時においても、効率的な自然対流により熱の澱みを排除できていることが判る。
【００５０】
装置内部の温度上昇との相関になるが、隙間であるd1を7mmにした場合のシミュレーション例であり、隙間d1の寸法を限定するものではない。当然、隙間d1が狭くなれば各インバータ装置内部の最大温度の低減効果が減少するが、複数台横略密着取付け時における各インバータ装置内部の温度余裕や自立盤に複数台横略密着取付け時の寸法余裕などで総合的に判断すればよい。
【００５１】
図13は本発明における装置内部の温度分布シミュレーション例の定量的数値を説明する図である。本発明によるインバータ装置内部の最大温度が、各インバータ装置間の隙間d1を7mm設けた場合と隙間d1を0.4mm(横略密着)とした場合とを比較すると、約7℃(−10%)低減できることが分かった。
【００５２】
風速・風量を定量化できる強制空冷方式と異なり、風速・風量を定量化できない自然対流で装置筐体内部の温度を10℃低減させることは容易ではなく、この意味でも本発明の効果が大きいことが判る。装置の小型化を図るには、回路基板上の素子の実装密度を高める必要があるが、そうすると装置内部の温度が上昇しやすくなる。
【００５３】
そこで、本実施例においては、自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付においても、個々のインバータ装置9に距離ｄ1の隙間が確保できる構造としたインバータ装置を用いることにより、個々のインバータ装置9内部における熱の澱みの発生を抑制することができる。このため、電力変換装置の小型化を図りつつ冷却能力を向上させ、個々のインバータ装置9を定格で使用することが可能となる。
【００５４】
以上のように、本実施例によれば、交流電動機に可変電圧可変周波数の交流電力を供給できるようにした装置において、自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付においても、冷却作用が充分に得られ、温度上昇の虞を伴うことなく充分に小型化が図れるようにした電力変換装置を提供することができる。
【実施例２】
【００５５】
実施例２について図面を用いて説明する。  
図10は自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法の他の実施例を示している。上記したように電力変換装置にとっていかに冷却効率の向上を図るかという課題は信頼性の面から非常に重要である。そしてこれにより装置をどこまで小さくすることができるか決まるため、結局は装置の小型化という課題解決にもつながるのである。
【００５６】
このために本実施例においても電力変換装置のカバーに通風孔を設け内部に空気が循環するようにしているが、外部からの空気が入ってくるときに空気と共にゴミや埃等も装置内部に流入してしまう可能性がある。特に電力変換装置は劣悪な環境に設置されることもあるため、このように内部に混入するゴミ等が無視できない場合もある。混入したゴミ等により電気回線のショートやその他の故障を招くことは信頼性の面から防止しなければならないがこの課題は、上記した装置の冷却のために必要な通風用の開口部を設置することとは相反する課題であるといえる。
【００５７】
そこで本実施例においては、前記複数台横略密着取付けされた電力変換装置の相対する両側面の間に熱伝達率の高い金属熱伝導板を設けて、この金属熱伝導板に前記電力変換装置内部の熱を伝導させ外気である冷たい空気で上部に排出する。この金属熱電動板は電力変換装置の冷却の役割だけでなく上記した課題であるゴミ等が空気と共に混入することを防止する役割を果たす。  
これにより、電力変換装置の冷却効率の向上だけでなくゴミ等が混入することによる故障等の問題を防止し信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００５８】
なお、金属熱伝導板を個々のインバータ装置の底面に合わせて配置しているが、個々のインバータ装置の上面に合わせて配置しても、個々のインバータ装置の上面および底面から各々はみ出して配置してもよい。
【００５９】
また、自立盤内の両側面に位置するインバータ装置には各々左側面及び右側面には金属熱伝導板が配置されていないが、各々左側面及び右側面にも金属熱伝導板を配置してもよいことは当然である。本実施例は、熱伝達率の高い金属熱伝導板を設置する点について記載したものであり、インバータ装置と金属熱伝導板の寸法について限定したものではない。
【００６０】
図11は自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け（サイド・バイ・サイド設置）される据付方法の他の実施例2である。前記電力変換装置の相対する両側面の間に前記金属熱伝導板の代わりに熱伝達率のさらに高いガスを封入した金属パイプを設けたものである。上記は金属熱伝導板あるいは金属パイプを例に記載したが、金属に限定されるものではなく、熱伝導が良好な材料であれば代用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明における電力変換装置の主回路構成図の一実施例。
【図２】本発明における電力変換装置の外観を説明する図。
【図３】本発明における電力変換装置の外観を説明する他の図。
【図４】本発明における電力変換装置の外観を説明する更に他の図。
【図５】自立盤内に電力変換装置を複数台据付けした場合の従来の例。
【図６】自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け(サイド・バイ・サイド設置)される据付方法の一実施例。
【図７】本発明における自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け(サイド・バイ・サイド設置)される据付方法の一実施例。
【図８】本発明における電力変換装置の構造底面図の一実施例。
【図９】本発明における電力変換装置の構造底面図の他実施例。
【図１０】自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け(サイド・バイ・サイド設置)される据付方法の他の実施例1。
【図１１】自立盤内に電力変換装置を複数台横略密着取付け(サイド・バイ・サイド設置)される据付方法の他の実施例2。
【図１２】本発明における装置内部の温度分布シミュレーション例を説明する図。
【図１３】本発明における装置内部の温度分布シミュレーション例の定量的結果を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
1…順変換器、2…平滑用コンデンサ、3…逆変換器、4…交流電動機、5…制御回路、6…金属パイプ、7…デジタル操作パネル、8…ドライブ回路、9…電力変換装置（インバータ装置）、10…パワー半導体モジュール、11…冷却フィン、12…本体カバー（カバー）、13…通風用の開口部、13-R…カバー右側面の通風用開口部、13-L…カバー左側面の通風用開口部、13U…カバー上面の通風用開口部、14…本体ケース（ケーシング）、15…本体カバー（カバー）、16…表面カバー、17…端子台カバー、18…ブラインドカバー、19…電線引き出し板、TM1…制御回路端子台、TM2…主回路端子台、20…自立盤、21…カバーに設けられた突起部、22…冷却フィンに設けられた突起部、23…金属熱伝導板、TR…スイッチングトランス、24…MOS-FET。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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