(57)【要約】【課題】ファンの駆動により生じる空気の流れを利用してインバータ装置およびモータを空冷することができる熱交換器を提供する。【解決手段】ファン装置１は、モータ７に連結されたファン５と、モータ７を変速可能とするインバータ８を介してモータ７の動作を制御するインバータ制御部５１と、モータ７を収容するモータケーシング５３と、インバータ８およびインバータ制御部５１を収容するインバータケーシング５４とを一体化したモータ制御ケーシング１７と、ファン５を収容するファンケーシング１８と、ファンケーシング１８とモータ制御ケーシング１７とを接続してモータ制御ケーシング１７を保持する保持部材５５と、保持部材５５に保持され、熱交換器本体の外部から内部に向かって流れる空気をモータ制御ケーシング１７に沿って流すようにガイドするガイド板５６とを備えた。【選択図】図４
2018119751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体に空気を導入するためのファン装置を備えた熱交換器であって、
前記ファン装置は、
モータと、
前記モータの回転軸に固定されたファンと、
前記モータを変速可能とするインバータと、
前記インバータを介して前記モータの動作を制御するインバータ制御部と、
前記モータを収容するモータケーシングと、前記インバータおよび前記インバータ制御部を収容するインバータケーシングとを一体化したモータ制御ケーシングと、
前記ファンを収容するとともに前記熱交換器本体に接続されるファンケーシングと、
前記ファンケーシングと前記モータ制御ケーシングとを接続して前記モータ制御ケーシングを保持する保持部材と、
前記保持部材に設けられるとともに前記モータ制御ケーシングの外周側に配置され、前記熱交換器本体の外部から内部に向かって流れる空気を前記モータ制御ケーシングに沿って流すようにガイドするガイド板とを備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ガイド板の内側側面が前記モータ制御ケーシングに一定の間隔をもつように構成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記ガイド板は、円筒状のガイド板、複数の円弧状セグメントからなるガイド板または円筒の一部を半径方向に切り取った略円筒状のガイド板からなることを特徴とする請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記ガイド板の内側側面が前記モータ制御ケーシングの周辺に多角形状をなすように構成されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項５】
前記ガイド板は、多角形筒状のガイド板、複数の板状セグメントを接触させてもしくは間隔をあけて略多角形筒状に配列したガイド板または多角形筒の一部を半径方向に切り取った略多角形筒状のガイド板からなることを特徴とする請求項４記載の熱交換器。
【請求項６】
前記ガイド板の最下点の鉛直方向の延長線が、前記ファンが気流を発生する水平方向の有効点と一致していることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記ガイド板の半径方向の内側側面は、鉛直線に対して所定の角度で半径方向内方に傾いていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記ガイド板の半径方向の外側側面は、鉛直線に対して所定の角度で半径方向外方に傾いていることを特徴とする請求項７記載の熱交換器。
【請求項９】
前記ガイド板の上面の半径方向の内端と前記モータ制御ケーシングの側面との距離は、所定の値であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記ガイド板の上面の鉛直方向の位置は、前記モータ制御ケーシングにおける温度が最も高い側面の位置と略同一であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記ガイド板の下面の鉛直方向の位置は、前記ファンに近接した位置であって前記ファンに接触しない位置であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に係り、特に、冷却塔またはラジエータなどの空冷式または水冷式の熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空調設備やプラントなどで使用される液体（例えば、冷却水）を冷却するための冷却システムに、冷却塔またはラジエータなどの熱交換器が用いられている。このような熱交換器は、熱交換器本体と、該熱交換器本体に液体を導入する導入管、および熱交換器本体から液体を排出する排水管と、熱交換器本体の内部に外気を導入するためのファン装置を有している。ファン装置は、モータと、該モータの回転軸に連結されたファンとを有し、モータによってファンを回転させることにより熱交換器本体の内部に空気が導入される。導入管から熱交換器本体に導入された液体は、該熱交換器本体に導入された空気と熱交換を行うことにより冷却される。冷却された液体は、熱交換器本体から排水管を通って排出される。熱交換器本体の内部に導入され、液体と熱交換を行った空気は、ファン装置を通って熱交換器本体から排出される。
【０００３】
ファンモータを変速可能とするインバータ装置を有するファン装置を備えた熱交換器が知られている。特許文献１には、冷却塔のファンモータの回転速度をインバータ装置により制御する技術が開示されている。インバータ装置を構成するインバータ回路は、通常スイッチング素子とその周辺回路により構成され、インバータ装置は、スイッチング素子を含む主回路のスイッチングの際に生じる熱を冷却する必要があり、インバータ装置は、それらの熱を冷却用ファンやヒートシンクなどにより冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３４０６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、インバータ装置は、スイッチング素子を含む回路のスイッチングの際に生じる熱を冷却するために冷却用ファンにより冷却している。冷却塔及びインバータ装置は屋外に設置されることが多く、直射日光を受ける場所に設置された場合には、インバータ装置が高温となり故障の原因となる可能性がある。また、インバータ装置が高温により故障しないよう、インバータ装置は冷却塔システム全体を制御する制御装置と共に制御盤に設置され、制御盤をファンにより空冷するなどさらに電力を消費している。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、冷却塔またはラジエータなどの熱交換器が備えているファンの駆動により生じる熱交換器本体の外部から内部に向かう空気の流れを利用してインバータ装置およびモータを空冷することにより、インバータ装置用の空冷用ファンやモータ用の空冷用ファンを削除することができ、余分な設備及び電力を使用することなくインバータ装置およびモータを冷却することができる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明の一態様は、液体と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体に空気を導入するためのファン装置を備えた熱交換器であって、前記ファン装置は、モータと、前記モータの回転軸に固定されたファンと、前記モータを変速可能とするインバータと、前記インバータを介して前記モータの動作を制御するインバータ制御部と、前記モータを収容するモータケーシングと、前記インバータおよび前記インバータ制御部を収容するインバータケーシングとを一体化したモータ制御ケーシングと、前記ファンを収容するとともに前記熱交換器本体に接続されるファンケーシングと、前記ファンケーシングと前記モータ制御ケーシングとを接続して前記モータ制御ケーシングを保持する保持部材と、前記保持部材に設けられるとともに前記モータ制御ケーシングの外周側に配置され、前記熱交換器本体の外部から内部に向かって流れる空気を前記モータ制御ケーシングに沿って流すようにガイドするガイド板とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の内側側面が前記モータ制御ケーシングに一定の間隔をもつように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板は、円筒状のガイド板、複数の円弧状セグメントからなるガイド板または円筒の一部を半径方向に切り取った略円筒状のガイド板からなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の内側側面が前記モータ制御ケーシングの周辺に多角形状をなすように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板は、多角形筒状のガイド板、複数の板状セグメントを接触させてもしくは間隔をあけて略多角形筒状に配列したガイド板または多角形筒の一部を半径方向に切り取った略多角形筒状のガイド板からなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の最下点の鉛直方向の延長線が、前記ファンが気流を発生する水平方向の有効点と一致していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の半径方向の内側側面は、鉛直線に対して所定の角度で半径方向内方に傾いていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の半径方向の外側側面は、鉛直線に対して所定の角度で半径方向外方に傾いていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の上面の半径方向の内端と前記モータ制御ケーシングの側面との距離は、所定の値であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の上面の鉛直方向の位置は、前記モータ制御ケーシングにおける温度が最も高い側面の位置と略同一であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド板の下面の鉛直方向の位置は、前記ファンに近接した位置であって前記ファンに接触しない位置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）冷却塔またはラジエータなどの熱交換器が備えているファンの駆動により生じる熱交換器本体の外部から内部に向かう空気の流れを利用してインバータ装置およびモータを空冷することにより、インバータ装置用の空冷用ファンやモータ用の空冷用ファンを削除することができ、余分な設備及び電力を使用することなくインバータ装置およびモータを冷却することができる。
（２）空冷用ファン等の外扇ファンや多数のフィンを持たない冷却構造とすることができ、製造コストを低減することができる。
（３）熱交換器が備えているファンの駆動により生じる熱交換器本体の外部から内部に向かう空気の流れを利用してインバータ装置およびモータを効率的に冷却することができるため、インバータ装置およびモータの小型化による放熱面積の減少に対応できる。
（４）ガイド板により気流の循環を防ぐことができ、送風効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の熱交換器である冷却塔の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の熱交換器である冷却塔の他の実施形態を示す模式図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の熱交換器であるラジエータの一実施形態を示す模式図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す枠体の内部空間を蛇行する冷却管を示す模式図である。
【図４】図４は、図１乃至図３に示すファン装置の断面図である。
【図５】図５は、図４に示すファン装置の平面図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、モータ制御ケーシングとガイド板との関係を示す平面図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、ガイド板の形状例を示す斜視図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、ガイド板の別の形状例を示す斜視図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は、ガイド板を設置しない場合（図９（ａ））とガイド板を設置した場合（図９（ｂ））におけるファン装置の周囲および熱交換器本体内の空気の流れ（気流）を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、ガイド板の詳細を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る熱交換器の実施形態を図１乃至図１０を参照して説明する。図１乃至図１０において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明の熱交換器である冷却塔の一実施形態を示す模式図である。図１に示す冷却塔は、冷却塔本体（熱交換器本体）３と、冷却塔本体３の内部に配置された充填材２と、冷却塔本体３の上部に取り付けられたファン装置１を備えている。ファン装置１の詳細な構成は後述する。ファン装置１のファンケーシング１８内に配置されたファン５をモータ７によって回転させると、冷却塔本体３の側面に設けられたルーバ１５を通って、空気が冷却塔本体３に導入される。冷却塔本体３に導入された空気は、ファン装置１を通って冷却塔から排出される。
【００１４】
冷却塔は、冷却塔本体３を貫通して延びる導入管１０を有しており、液体（例えば、冷却水）は、この導入管１０を通って冷却塔本体３に導入される。導入管１０の末端には、充填材２の上方に位置する放出口１０ａが形成されており、この放出口１０ａから液体が充填材２に放出される。充填材２に放出された液体は充填材２の内部を流れ落ち、ファン装置１によって冷却塔本体３に導入された空気と接触する。これにより、液体と空気との間で熱交換が行われ、液体が冷却される。
【００１５】
冷却された液体は、冷却塔本体３の下部に設けられた水槽１２に集められ、該水槽１２に接続された排水管１１から冷却塔本体３の外部に排出される。排水管１１には、該排水管１１を流れる液体の温度である出口温度を測定する温度センサ１９が取り付けられている。図１に示す冷却塔は、液体が空気により直接的に冷却される水冷式の熱交換器であり、開放形冷却塔と称される。
【００１６】
図２は、本発明の熱交換器である冷却塔の他の実施形態を示す模式図である。図２に示す冷却塔は、冷却塔本体（熱交換器本体）３と、冷却塔本体３の内部に配置されたコイル管２０と、冷却塔本体３の上部に取り付けられたファン装置１を備えている。図２に示す冷却塔の導入管１０は、冷却塔本体３の内部に配置されたコイル管２０の一端に接続されており、液体を冷却塔本体３から排出する排水管１１は、コイル管２０の他端に接続されている。本実施形態においても、排水管１１には、液体の出口温度を測定する温度センサ１９が取り付けられている。液体は、導入管１０からコイル管２０に流入し、コイル管２０から排水管１１に流出する。さらに、図２に示す冷却塔は、水をコイル管２０に散布するための散水管２２を備えている。散水管２２は、冷却塔の外部からコイル管２０の上方まで延びており、散水管２２の末端には、水を散布する散水口２２ａが形成されている。散水管２２の散水口２２ａから散布された水は、コイル管２０の表面に接触することにより、該コイル管２０を流れる液体と熱交換を行う。これにより、コイル管２０を流れる液体が冷却される。
【００１７】
散水管２２の散水口２２ａから散布された水は、ファン装置１によって冷却塔本体３に導入された空気によって冷却される。コイル管２０に接触して流れ落ちた水は、水槽１２に集められ、該水槽１２に接続された散水ドレン管２５から冷却塔の外部に排出される。図２に示す冷却塔は、コイル管２０を流れる液体が散水管２２から散布された水により冷却される水冷式の熱交換器であり、密閉形冷却塔と称される。
【００１８】
図３（ａ）は、本発明の熱交換器であるラジエータの一実施形態を示す模式図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す枠体の内部空間を蛇行する冷却管を示す模式図である。図３（ａ）に示すラジエータは、ラジエータ本体（熱交換器本体）３２と、液体が流れる冷却管３０（図３（ｂ）参照）が取り付けられた枠体３３と、ラジエータ本体３２の上部に取り付けられたファン装置１とを備えている。
【００１９】
図３（ｂ）に示すように、枠体３３内に設置された冷却管３０の一端は、ラジエータ本体３２に液体を導入する導入管１０に接続されており、冷却管３０の他端は、ラジエータ本体３２から液体を排出する排水管１１に接続されている。本実施形態においても、排水管１１には、液体の出口温度を測定する温度センサ１９が取り付けられている。冷却管３０は、該冷却管３０の直管部３０ａが鉛直方向に延びるように、枠体３３の内部空間を蛇行している。冷却管３０は、該冷却管３０の直管部３０ａが水平方向に延びるように、枠体３３の内部空間を蛇行してもよい。枠体３３は、ラジエータ本体３２の側面に形成された開口に嵌め込まれて、ラジエータ本体３２に固定されている。図示はしないが、冷却管３０が取り付けられている枠体３３は、ラジエータ本体３２の上面または下面に形成された開口に嵌め込まれてもよい。
【００２０】
図３（ａ），（ｂ）に示すように構成されたラジエータにおいて、ファン装置１のファン５をモータ７によって回転させると、蛇行する冷却管３０の間に形成された隙間を通って、空気がラジエータ本体３２に導入される。冷却管３０には、通常、放熱フィン（図示せず）が取り付けられ、冷却管３０を流れる液体の熱は放熱フィンに伝達される。ラジエータの冷却管３０を流れる液体は、冷却管３０および放熱フィンを介して、ファン装置１によってラジエータ本体３２の内部に導入された空気と熱交換を行う。これにより、冷却管３０を流れる液体が冷却される。図３（ａ），（ｂ）に示すラジエータは、冷却管３０を流れる液体が空気により冷却される空冷式の熱交換器である。
【００２１】
図４は、図１乃至図３に示すファン装置１の断面図である。図４に示すファン装置１は、図１または図２に示す冷却塔または図３に示すラジエータなどの熱交換器に設けられる。ファン装置１は、ファン５と、該ファン５を回転させるモータ７と、モータ７を変速可能とするインバータ８と、インバータ８を介してモータ７の動作を制御するインバータ制御部５１を備えている。ファン５は、中心部にあるハブ１６と、このハブ１６から放射状に延びる複数の翼１４を有している。ファン５のハブ１６がモータ７の回転軸６の端部に固定されることにより、ファン５がモータ７に直接連結される。さらに、ファン装置１は、温度センサ１９が出力する出口温度の測定値に基づいて、モータ７の動作の制御信号（例えば、モータ７の始動信号若しくは停止信号、またはモータ７の回転速度の指令値など）をインバータ制御部５１に出力する温度制御部５２を有している。
【００２２】
インバータ制御部５１は、インバータ８を構成するパワー素子（例えば、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子）５０などが配置されたインバータ基板８ａ上に配置されている。一実施形態では、インバータ制御部５１をインバータ８から離して配置してもよい。インバータ制御部５１がインバータ８のパワー素子５０のスイッチング動作を制御することで、モータ７の回転速度、すなわちファン５の回転速度を制御する。
【００２３】
温度センサ１９は、信号ケーブル４５を介して温度制御部５２に接続されており、温度センサ１９が出力する出口温度の測定値は、信号ケーブル４５を介して温度制御部５２に入力される。インバータ制御部５１は、温度制御部５２から出力された制御信号に基づいて、モータ７の動作（すなわち、モータ７の始動もしくは停止、またはモータ７の回転速度）を制御する。温度制御部５２は、モータ７を始動させる始動温度と、出口温度の測定値を収束させる所定の目標温度と、モータ７を停止させる停止温度を予め記憶している。温度制御部５２は、出口温度の測定値が始動温度よりも高くなった場合に、モータ７の始動信号（制御信号）をインバータ制御部５１に出力し、これにより、インバータ制御部５１は、インバータ８を介してモータ７を始動させる。
【００２４】
モータ７の始動後、温度制御部５２は、出口温度の測定値を目標温度に一致させるためのモータ７の回転速度の指令値（制御信号）をインバータ制御部５１に出力する。温度制御部５２は、図示しない演算装置（例えば、ＣＰＵ）を有しており、該演算装置が出口温度の測定値を目標温度に一致させるためのモータ７の回転速度の指令値を演算する。温度制御部５２から出力されたモータ７の回転速度の指令値を受け取ったインバータ制御部５１は、該指令値に基づいて、インバータ８を制御し、モータ７の回転速度を増加または減少させる。さらに、温度制御部５２は、出口温度の測定値が停止温度よりも低くなった場合に、モータ７の停止信号（制御信号）をインバータ制御部５１に出力し、これにより、インバータ制御部５１は、インバータ８を介してモータ７を停止させる。
【００２５】
図４に示すファン装置１は、モータ７が収容されたモータケーシング５３と、インバータ８およびインバータ制御部５１が収容されたインバータケーシング５４とを有している。インバータケーシング５４とモータケーシング５３とは、一つのモータ制御ケーシング１７として一体化されている。より具体的には、インバータケーシング５４をモータケーシング５３に連結することにより、モータ制御ケーシング１７が構成される。モータ７は、モータケーシング５３の内部に形成されたモータ室２７に収容され、インバータ８およびインバータ制御部５１は、インバータケーシング５４の内部に形成されたインバータ室２８に収容される。
【００２６】
本実施形態では、温度制御部５２もインバータケーシング５４に収容されている。より具体的には、温度制御部５２は、インバータ制御部５１に内蔵されている。この場合は、モータ７の動作の制御信号を演算するために温度制御部５２に設けられる演算装置の機能と、制御信号に基づいてモータ７の動作を制御するためにインバータ制御部５１に設けられる演算装置の機能と、を有する共通の演算装置（例えば、ＣＰＵ）をインバータ制御部５１（または温度制御部５２）が有していてもよい。共通の演算装置は、温度センサ１９から出力された出口温度の測定値に基づいて、モータ７の動作の制御信号を演算し、この制御信号に基づいたモータ７の動作制御をインバータ８を介して実行する。共通の演算装置により、モータ７の動作を制御する場合は、ファン装置１の製造コスト（すなわち、熱交換器の製造コスト）を低減することができる。
【００２７】
本実施形態では、モータケーシング５３およびインバータケーシング５４は、円筒容器形状を有する。さらに、モータ７の回転軸６がモータケーシング５３を貫通する軸貫通部には、回転軸６とモータケーシング５３との間の隙間を封止する軸シール７０が配置されている。
【００２８】
図４に示すように、ファン５、およびモータケーシング５３とインバータケーシング５４とが一体化されたモータ制御ケーシング１７は、鉛直方向に配列されている。より具体的には、インバータケーシング５４は、ファン５、モータケーシング５３、およびインバータケーシング５４が鉛直方向に配列されるように、モータケーシング５３に連結されている。これにより、モータ７、インバータ８、インバータ制御部５１、および温度制御部５２がユニット化される。さらに、モータケーシング５３がインバータケーシング５４とファン５の間に位置するように、モータケーシング５３は、インバータケーシング５４に連結されている。本実施形態では、インバータケーシング５４は、モータケーシング５３の上側に位置しており、ファン５は、モータケーシング５３の下側に位置している。
【００２９】
インバータケーシング５４の側壁５４ｂには、電源ケーブル孔５４ａが形成されており、この電源ケーブル孔５４ａを通って、電源（図示せず）からインバータ８に電力を供給する電源ケーブル４２が延びる。さらに、温度センサ１９から温度制御部５２まで延びる信号ケーブル４５は、この電源ケーブル孔５４ａを通っている。インバータケーシング５４の底壁５４ｃには、底壁貫通孔５４ｄが形成され、モータケーシング５３の上壁５３ａには、インバータケーシング５４の底壁貫通孔５４ｄに連通する上壁貫通孔５３ｂが形成されている。本実施形態では、インバータケーシング５４の底壁貫通孔５４ｄの直径は、モータケーシング５３の上壁貫通孔５３ｂの直径と同一である。これら底壁貫通孔５４ｄと上壁貫通孔５３ｂを通って、インバータ８からモータ７に電力を供給するモータケーブル４６が延びる。
【００３０】
モータ７は、誘導モータであってもよいが、モータ７は、永久磁石が配置されたロータと、該ロータと対向して配置されたステータとを有するＰＭモータ（Permanent Magnet Motor）であるのが好ましい。特に、図４に示すように、モータ７は、ロータ４３の内部に永久磁石４１が配置されたＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet Motor）であるのが好ましい。ＰＭモータ（特に、ＩＰＭモータ）は高効率を有するので、モータ７を小型化することができる。
【００３１】
ロータ４３は、回転軸６に固定されており、ステータ４４は、モータケーシング５３の内面に固定されている。図４に示すモータ７は、ステータ４４がロータ４３の半径方向外側に配置されたラジアルギャップ型モータである。図示はしないが、モータ７は、ステータとロータが軸方向に沿って配列されたアキシャルギャップ型モータであってもよい。モータ７の回転軸６は、鉛直方向に離間してモータケーシング５３に配置された２つの軸受３５，３６によって回転可能に支持されている。上側軸受３５は、モータ室２７の上面に取り付けられ、下側軸受３６はモータ室２７の下面に取り付けられている。
【００３２】
図４に示すように、ファン装置１は、ファン５を収容するとともに熱交換器本体（冷却塔本体３又はラジエータ本体３２）に接続されるファンケーシング１８と、ファンケーシング１８とモータ制御ケーシング１７とを接続してモータ制御ケーシング１７を保持する保持部材５５と、保持部材５５に設けられるとともにモータ制御ケーシング１７の外周側に配置されたガイド板５６とを備えている。ガイド板５６は、熱交換器本体（冷却塔本体３又はラジエータ本体３２）の外部から内部に向かって流れる空気をモータ制御ケーシング１７に沿って流すようにガイドする機能を有している。図４に示すように、ガイド板５６は逆三角形の断面形状を有している。
【００３３】
図５は、図４に示すファン装置１の平面図である。図５に示すように、モータ制御ケーシング１７の周囲を囲むように円筒状のガイド板５６が設置されている。ファンケーシング１８とモータ制御ケーシング１７とを接続してモータ制御ケーシング１７を保持する保持部材５５は、円筒状のファンケーシング１８に架け渡されている長尺の２本の保持部材５５ａと、長尺の２本の保持部材５５ａ間に架け渡されている短尺の２本の保持部材５５ｂと、モータ制御ケーシング１７を保持部材５５ａ，５５ｂに接続している４本の保持部材５５ｃとから構成されている。ガイド板５６は４本の保持部材５５ｃによって保持されている。
【００３４】
図６（ａ），（ｂ）は、モータ制御ケーシング１７とガイド板５６との関係を示す平面図である。
図６（ａ）に示す例においては、ガイド板５６の内側側面５６ａがモータ制御ケーシング１７に一定の間隔をもつように構成されている。図示例では、ガイド板５６は円筒状に形成されており、内側側面５６ａがモータ制御ケーシング１７に一定の間隔をもっている。
図６（ｂ）に示す例においては、ガイド板５６の内側側面５６ａがモータ制御ケーシング１７の周辺に多角形状をなすように構成されている。図示例では、ガイド板５６は八角筒状に形成されており、内側側面５６ａがモータ制御ケーシング１７の周辺に八角形状をなしている。
このように、ガイド板５６の内側側面５６ａがモータ制御ケーシング１７に一定の間隔をもつように構成することにより、モータ制御ケーシングの周囲全体において外部から内部に向かって流れる空気をモータ制御ケーシング１７に沿って流すようにガイドすることができ、インバータ装置およびモータを効率的に冷却することができる。
【００３５】
図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、ガイド板５６の形状例を示す斜視図である。
図７（ａ）に示す例においては、ガイド板５６は円筒状のガイド板からなっている。
図７（ｂ）に示す例においては、ガイド板５６は、複数（図示例では４個）の円弧状セグメントＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４からなっており、円弧状セグメントＳ１〜Ｓ４は略円筒状に配列されて一つのガイド板５６を形成する。
図７（ｃ）に示す例においては、ガイド板５６は円筒の一部を半径方向に切り取った略円筒状のガイド板からなっている。
図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すガイド板５６は、いずれも、逆三角形の断面形状を有し、かつ内側側面５６ａがモータ制御ケーシング１７に一定の間隔をもつように構成されている。
このように、ガイド板を円筒状で構成することにより、モータ制御ケーシングの周囲全体において均等に外部から内部に向かって流れる空気をモータ制御ケーシング１７に沿って流すようにガイドすることができ、インバータ装置およびモータを効率的に冷却することができる。
また、ガイド板の製造コストまたはガイド板をファンケーシングへ接続する際の組立コストを踏まえ、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すガイド板５６の何れかを適宜選択すればよい。
【００３６】
図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、ガイド板５６の別の形状例を示す斜視図である。
図８（ａ）に示す例においては、ガイド板５６は多角筒状のガイド板からなっている。
図８（ｂ）に示す例においては、ガイド板５６は、複数（図示例では８枚）の板状セグメントＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８からなっており、板状セグメントＳ１〜Ｓ８は略多角形筒状に配列されて一つのガイド板５６を形成する。
図８（ｃ）に示す例においては、ガイド板５６は多角形筒の一部を半径方向に切り取った略多角形筒状のガイド板からなっている。
図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すガイド板５６は、いずれも、逆三角形の断面形状を有し、かつ内側側面５６ａがモータ制御ケーシング１７の周辺に多角形状をなすように構成されている。
このように、ガイド板を多角筒状で構成することにより、安価な平板でガイドを製作可能としつつ、モータ制御ケーシング周囲に外部から内部に向かって流れる空気をモータ制御ケーシングに沿ってガイドすることができ、インバータ装置及びモータを効率的に冷却することができる。
また、ガイド板の製造コストまたはガイド板をファンケーシングへ接続する際の組立コストを踏まえ、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すガイド板５６の何れかを適宜選択すればよい。
【００３７】
図９（ａ），（ｂ）は、ガイド板を設置しない場合（図９（ａ））とガイド板を設置した場合（図９（ｂ））におけるファン装置１の周囲および熱交換器本体内の空気の流れ（気流）を模式的に示す図である。
熱交換器では抵抗体（熱交換部分）にファンが強制通風することで空気との熱交換を行う。抵抗体（熱交換部分）を通過する際の圧力損失により、熱交換器本体内は負圧となる。翼１４が無い部分では気流が発生しない為、翼１４が無い部分は熱交換器本体の外部側から内部側に向かう流れとなる。翼１４がある部分では、気流は一般的に半径に比例した速度で外側に流れる。気流の速度は、大きさと向きをもったベクトルとして表されるため、図９（ａ），（ｂ）では矢印の長さで気流の速度の大きさを示し、矢印の向きで気流の速度の向きを示している。
【００３８】
ガイド板５６の最下点Ｌｐの鉛直方向の延長線が、翼１４が気流を発生する水平方向の有効点Ｅｐと一致している。すなわち、ガイド板５６の最下点Ｌｐが翼１４の回転軸側端部の鉛直方向の延長線上となるように構成している。ガイド板５６の最下点Ｌｐが翼１４の回転軸側端部に位置することで、熱交換器本体の内部側に向かう気流と外部側に向かう気流が衝突することがないため、熱交換器本体の内部側に向かう流れの全てをモータ制御ケーシング１７に沿って流すことができる。モータ制御ケーシング１７の周囲に気流が集まることで流速が増加し、モータ制御ケーシング１７の冷却量を増加させることができる。
【００３９】
図１０は、ガイド板５６の詳細を示す模式的断面図である。図１０に示すように、ガイド板５６の最下点Ｌｐの鉛直線ＶＬ上に翼１４が気流を発生する水平方向の有効点Ｅｐが位置している。ガイド板５６の半径方向の内側側面５６ａは、鉛直線ＶＬに対して所定の角度θ１で半径方向内方に傾いている。ガイド板５６の内側側面５６ａが鉛直線ＶＬに対して半径方向内方に傾いているため、ガイド板５６の半径方向内側の流れは、矢印で示すように拡大流れとなる。拡大する角度が低ければモータ制御ケーシング１７の周囲に気流が集まらず、高すぎれば急拡大による抵抗となる。その為、角度θ１は、拡大流れの場合のダクトの設計における、空気抵抗が生じない上限値である１５度程度の角度が好ましい。このように、角度θ１を１５度程度とすることにより、気流に対して抵抗とならない為、発生する気流をモータ制御ケーシング１７の冷却に有効に用いることができる。
【００４０】
また、図１０に示すように、ガイド板５６の半径方向の外側側面５６ｂは、鉛直線ＶＬに対して所定の角度θ２で半径方向外方に傾いている。角度θ２は、０度を超え１５度以内の範囲が好ましい。気流のモータ側面への廻り込みと熱交換器（冷却塔またはラジエータ）に必要なファンの能力とを踏まえて適宜角度を決定する。このように、角度θ２を０度を超え１５度以内の範囲とすることにより、ファンの吐出し側の流れを外側に押し出すことで、気流の循環を防止する。これにより、熱交換後の温まった空気がモータ周囲に流れることを防止できるとともに送風機効率の改善を図ることができる。
【００４１】
ガイド板５６の上面の半径方向の内端とモータ制御ケーシング１７の側面との距離Ｄ（図４参照）は、所定の値である。上記距離Ｄは、狭いほど流速が速くなるが、狭すぎる場合は騒音源となり、また、気流抵抗が大きくなることで流量は低下する。最適な距離は空気の速度（熱伝達率）と流量をもとに試験より定める。このように、ガイド板５６の上面の半径方向の内端とモータ制御ケーシング１７の側面との距離Ｄを最適な距離とすることにより、空気の速度と流量を最適な速度と流量とすることができ、排熱量を最大にすることができる。
【００４２】
ガイド板５６の上面の鉛直方向の位置は、モータ制御ケーシング１７における温度が最も高い側面の位置と略同一である。図４に示す実施形態においては、ガイド板５６の上面の鉛直方向の位置は、インバータ制御部５１と略同一である。これにより、冷却が必要なインバータ制御部周りでの空気速度を増加させることで効率的な冷却を行うことができる。
なお、ガイド板５６の上面の鉛直方向の位置は、パワー素子５０の位置と同一であってもよく、モータ制御ケーシング１７の側面の温度を試験により測定し、温度が最も高い側面の位置とすればよい。
また、ガイド板５６の下面の鉛直方向の位置は、ファンに近接した位置であってファンに接触しない位置である。すなわち、ガイド板５６の下端を翼１４の近傍に位置させることで、生じる気流の２方向の流れをより正確に２分することにより、熱交換後の温まった空気がモータ周囲に流れることを防止できるとともに送風機効率の改善を図ることができる。
【００４３】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【００４４】
１    ファン装置
２    充填材
３    冷却塔本体
５    ファン
６    回転軸
７    モータ
８    インバータ
１０    導入管
１１    排水管
１２    水槽
１４    翼
１５    ルーバ
１６    ハブ
１７    モータ制御ケーシング
１８    ファンケーシング
１９    温度センサ
２０    コイル管
２２    散水管
２５    散水ドレン管
２７    モータ室
２８    インバータ室
３０    冷却管
３２    ラジエータ本体
３３    枠体
３５    上側軸受
３６    下側軸受
４１    永久磁石
４２    電源ケーブル
４３    ロータ
４４    ステータ
４５    信号ケーブル
４６    モータケーブル
５０    パワー素子
５１    インバータ制御部
５２    温度制御部
５３    モータケーシング
５４    インバータケーシング
５５，５５ａ，５５ｂ，５５ｃ    保持部材
５６    ガイド板
７０    軸シール
Ｌｐ    最下点
Ｅｐ    有効点
θ１，θ２    角度
ＶＬ    鉛直線
Ｄ    距離
【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】
2018119751.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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