(57)【要約】【課題】電力変換装置全体を冷却するためのメインファンのサイズを小型化する。【解決手段】発生する熱が多くかつ熱容量が大きい高発熱部品６と、高発熱部品６で発生する熱を電気エネルギーに変換する熱電変換部５と、熱電変換部５から供給される電気エネルギーにより駆動される冷却用の小型ファン１と、外部から受けるエネルギーにより駆動される装置内部冷却用のメインファン７を備えることにより、高発熱部品６から発生する熱を回収して、電気エネルギーに変換し、電力変換装置全体を冷却するための冷却エネルギーとして利用する。【選択図】図１
2018011367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発生する熱が多くかつ熱容量が大きい高発熱部品と、
上記高発熱部品で発生する熱を電気エネルギーに変換する熱電変換部と、
上記熱電変換部から供給される電気エネルギーにより駆動される冷却用の小型ファンと、外部から受けるエネルギーにより駆動される装置内部冷却用のメインファンを備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
発生する熱が多くかつ熱容量が大きい高発熱部品と、
上記高発熱部品で発生する熱を電気エネルギーに変換する熱電変換部と、
上記熱電変換部から供給される電気エネルギーにより駆動される装置搭載機器を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電力変換装置に関するものであり、特に電力変換装置搭載部品から発生する熱を冷却エネルギーとして利用するための電力変換装置における排熱回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の排熱回収装置は、部品の熱源部からの排熱を回収し、当該部品のみを冷却するエネルギーに変換するもの、即ち部品レベルの冷却装置に関するものであった。
例えば特許文献１においては、一端と他端の温度差に基づいて発電する熱電変換モジュールと、熱電変換モジュールの一端側を冷却するためのファンと、ファンを回転させるモータとを具備する発電装置が開示されている（特許文献１参照）。
又特許文献２においては、熱電変換素子としてのｎ型Ｓｉチップ及びｐ型Ｓｉチップ、送風ファンを有し、ゼーベック素子に基づく冷却構造を熱源部（電子回路チップ）に設けることによって、熱電変換素子によって、熱源部からの熱が熱電流に変換され熱源部が冷却され、更に熱電流によって送風ファンが回転駆動され、送風によって熱源部が冷却されるものがあった（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３７１５９
【特許文献２】特開２００８−１９８９２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の排熱回収方式は部品レベルの方式に関するものであり、電力変換装置全体のレベルの方式ではない。従って排熱回収の効果が局所的であり、装置全体の冷却には寄与しない。また電力変換装置内の全部品に排熱回収装置を搭載する必要があるため、コスト及びサイズが大きくなるという問題があった。
また、排熱回収方式を組み込んでいない装置において、冷却能力が若干不足した場合、装置内部を冷却するために大型のファンを設置する必要があり、従ってサイズ及びコストが大きくなるという問題があった。
【０００５】
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、電力変換装置に搭載する高発熱部品から発生する熱を回収して、電気エネルギーに変換し、装置全体を冷却するための冷却エネルギーとして利用することにより、大型のファンを設置しなくても良いようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電力変換装置は、発生する熱が多くかつ熱容量が大きい高発熱部品と、上記高発熱部品で発生する熱を電気エネルギーに変換する熱電変換部と、上記熱電変換部から供給される電気エネルギーにより駆動される冷却用の小型ファンと、外部から受けるエネルギーにより駆動される装置内部冷却用のメインファンを備えたものである。
又別の発明に係る電力変換装置は、発生する熱が多くかつ熱容量が大きい高発熱部品と、上記高発熱部品で発生する熱を電気エネルギーに変換する熱電変換部と、上記熱電変換部から供給される電気エネルギーにより駆動される装置搭載機器を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成された電力変換装置によれば、電力変換装置搭載部品から発生する熱を電力変換装置内部の冷却エネルギーに利用することにより、電力変換装置全体を冷却するためのメインファンのサイズを小型化できる。
更には別の電力変換装置によれば、外部から受ける冷却エネルギーを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１による排熱回収装置を組み込んだ電力変換装置の内部構成を示す透過斜視図である。
【図２】排熱回収装置を組み込んでいない電力変換装置の内部構造を示す透過斜視図である。
【図３】実施の形態２による排熱回収装置を組み込んだ電力変換装置の内部構成を示す透過斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は実施の形態１による排熱回収装置を組み込んだ電力変換装置の内部構成を示す透過斜視図である。一方図２は排熱回収装置を組み込んでいない電力変換装置の内部構造を示す透過斜視図であり、本実施形態と比較するためのものである。図１において実施の形態１による電力変換装置は、排熱エネルギーから変換された電気エネルギーにより駆動される装置内部冷却用の小型ファン１、高発熱部品６から採取された電気エネルギーを小型ファン１を駆動するための電源に生成するための電源ユニット３を有する。ここで電源ユニット３とはコンバータ又はインバータであり、ファンの種類（ＤＣファン又はＡＣファン）によって電源ユニット３も変わる。
【００１０】
更に電力変換装置は高発熱部品６の熱源部において発生する熱を電気エネルギーに変換する熱電変換部５、電力変換装置において発熱が大きく、かつ熱容量が大きい高発熱部品６、電力変換装置内部冷却用のメインファン７を有する。ここで熱電変換部５はゼーベック効果を利用するものであり、温度の低い部分としては装置の筺体等が該当する。又図１において、矢印２で示されている流れは小型ファン１を駆動するための電気エネルギーの流れ、矢印４で示されている流れは高発熱部品６から採取される電気エネルギーの流れ、矢印８で示されている流れは電力変換装置が外部から受ける冷却エネルギー（Ｗｃ２）の流れを指す。
また図２における電力変換装置は、排熱回収方式を組み込まない場合の電力変換装置内部冷却用のメインファン９を有している。尚矢印１０で示される流れは排熱回収方式を組み込まない場合に外部から受ける冷却エネルギー（Ｗｃ１）の流れを示している。
【００１１】
次に動作について説明する。本実施形態による電力変換装置においては、高発熱部品６から発生する排熱を盤内冷却用の小型ファン１を駆動するためのエネルギー（Ｗｃ３）に変換するものであり、排熱を電気エネルギーに変換する際には熱電変換素子を利用する。熱電変換素子から採取されるエネルギーは微量なことが想定されるため、小型ファン１が駆動した場合に、熱電変換素子が設置されている熱電変換部５の温度がすぐに低下しないように、高発熱部品６としては熱容量の大きい部品（例えば，電力変換装置に搭載されることが多い大容量変圧器など）を使用することが想定され、このような高発熱部品６からの排熱を回収することとする。そのため熱容量が大きく、かつ熱電変換部５の温度が高い高発熱部品６からの排熱を回収することが条件となる。
【００１２】
高発熱部品６から採取された熱エネルギーは、熱電変換部５を介して電源ユニット３にて小型ファン１を駆動するための電圧（電気エネルギー）に変換される。高発熱部品６から回収した熱を基に小型ファン１を駆動する。従って電力変換装置外部から受け取る冷却エネルギー（Ｗｃ２）を増やすことなく、電力変換装置内部の温度を規定の温度以下とすることができるため、電力変換装置全体の冷却性能を向上させることができる。更には高発熱部品６を小型ファン１により局所的に冷却することもできる。
【００１３】
図２に示されるような排熱回収方式を組み込んでいない装置と比べると、外部から受け取る冷却エネルギーを削減できるため（Ｗｃ１＞Ｗｃ２）、省エネルギー効果が期待できる。また図２に示されるような排熱回収方式を組み込んでいない装置では、電力変換装置内部全体を冷却するためのメインファン９の風量が若干足りない場合には、大型のメインファン９を使用する必要がある。これに対して図１に示すような排熱回収方式を組み込むことで、不足風量を小型ファン１で補えるため、図１ではメインファン７のサイズを小型化することができる。従って電力変換装置全体のサイズを小さくすることができる。
以上のように本実施形態においては、電力変換装置搭載部品から発生する熱を電力変換装置内部の冷却エネルギーに利用することにより、電力変換装置全体を冷却するためのメインファンのサイズが大型化することを防止できるのである。
尚図１の構成において、エネルギー（Ｗｃ３）が余るような場合、余ったエネルギーをメインファン７に送り、エネルギー（Ｗｃ２）を減らすようにしても良い。
【００１４】
実施の形態２．
図３は実施の形態２による排熱回収装置を組み込んだ電力変換装置の内部構成を示す透過斜視図である。上記実施の形態１では、排熱を電力変換装置の冷却エネルギーに利用する場合について述べたが、電力変換装置上部に設置したメインファンのみで冷却性能が十分得られる場合には、冷却エネルギーとして利用するメリットがない。
【００１５】
そこで図３に示すように、本実施形態においては、電力変換装置内部の高発熱部品６から回収する熱を電力変換装置内部の駆動エネルギーに変換するものである。図３においては、メインファン７を駆動するためのエネルギーに変換する場合が示されているが、別の機器の駆動エネルギーとして利用しても良い。図３において、高発熱部品６から排熱を回収し電気エネルギーに変換する経路は実施の形態１の場合と同じである。
【００１６】
図３において、電源ユニット３によりメインファン７を駆動するための電力（Ｗｃ３）を生成することにより、排熱エネルギーを有効利用する。これにより外部から受ける冷却エネルギーを減らす（Ｗｃ２−Ｗｃ３）ことができる。上記のようにメインファン７を駆動するためのエネルギーとして利用する他に、電力変換装置搭載の主回路並びに制御回路等（装置搭載機器）を駆動するためのエネルギーとして利用することもできる。
尚本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００１７】
１  小型ファン、５  熱電変換部、６  高発熱部品、７  メインファン。
【図１】
2018011367.tif 000003
【図２】
2018011367.tif 000004
【図３】
2018011367.tif 000005