(57)【要約】      （修正有）【課題】零相リアクトルの出力を利用して冷却又は加熱を可能にした、構成が簡単で、価格的にも安価にできる温度調整装置を提供する。【解決手段】インバータ本体２の入力側及び出力側に接続され、インバータ本体２のインバータ動作にともなうインバータノイズを抑制する零相リアクトル５（８）に発生する出力を整流回路６（９）で整流し、この整流された出力（電流）をペルチェ素子７（１０）に供給し、これらペルチェ素子７（１０）によりインバータ本体２などより発生した収納盤内部の熱を吸熱し放熱部材を介して収納盤外部に放出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ本体の入力側及び出力側の少なくとも一方に接続され、前記インバータ本体のインバータ動作にともなうインバータノイズを抑制する零相リアクトルと、
前記零相リアクトルに発生する出力を整流する整流手段と、
前記整流手段により整流された出力が供給され前記インバータ本体を冷却するように動作する熱電変換素子と、
を具備したことを特徴とする温度調整装置。
【請求項２】
さらに前記整流手段により前記熱電変換素子に供給される出力の方向を切換える出力切換え手段を有し、
前記出力切換え手段による前記熱電変換素子に供給される出力の方向の切換えに応じて前記熱電変換素子を冷却又は加熱動作させることを特徴とする請求項１記載の温度調整装置。
【請求項３】
前記インバータ本体は、収納盤内に収納され、
前記熱電変換素子は、前記収納盤の周面に配置され、且つ前記熱電変換素子の放熱部側に放熱手段を配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の温度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータノイズを抑制する零相リアクトルを有するインバータ装置に用いられる温度調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体スイッチング素子の高性能化とともに、かかる半導体スイッチング素子をスイッチング動作することで電動機などを駆動するための電力を発生するインバータ装置が実用化されている。
【０００３】
ところで、このようなインバータ装置は、インバータ本体での半導体スイッチング素子のスイッチング動作によりインバータノイズが発生し、このインバータノイズが電源側及び負荷側に流出して、これら電源側及び負荷側に接続される他の機器に悪影響を与えることがあった。そこで、従来では、例えば、インバータ本体と電源、インバータ本体と負荷のそれぞれの間に零相リアクトルを接続し、これら零相リアクトルによりインバータノイズを電流に変換し、さらに、この電流を抵抗素子により熱に変換して放出することにより、インバータノイズを抑制するようにしている。
【０００４】
しかし、このような方法によると、抵抗素子により放出された熱によりインバータ装置の収納盤内部の温度上昇を招き、電子デバイスである半導体スイッチング素子を使用するインバータ装置に対して悪影響を与えることがあった。このため、従来では、インバータ装置の収納盤にファンなどを設けて、収納盤内部の熱を強制的に外部に排出するなどの設備がさらに必要になっているが、ファンによる騒音の影響も大きな問題になっている。
【０００５】
従来、インバータ装置でのスイッチング動作により発生するインバータノイズに着目したものとして、例えば、特許文献１に開示されるようにインバータノイズを電磁波ノイズとして無線手段により受信し、この無線手段での受信出力を利用して熱電変換素子を駆動するものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１９９７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このような特許文献１のものは、インバータノイズを受信するため特殊な無線手段を用意する必要があり、このため、装置全体の構成が複雑になり、価格的にも高価になるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、零相リアクトルの出力を利用して冷却（又は加熱）を可能にした構成が簡単で、価格的にも安価にできる温度調整装置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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、
請求項１記載の本発明は、インバータ本体の入力側及び出力側の少なくとも一方に接続され、前記インバータ本体のインバータ動作にともなうインバータノイズを抑制する零相リアクトルと、前記零相リアクトルに発生する出力を整流する整流手段と、前記整流手段により整流された出力が供給され前記インバータ本体を冷却するように動作する熱電変換素子と、を具備したことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、さらに前記整流手段により前記熱電変換素子に供給される出力の方向を切換える出力切換え手段を有し、前記出力切換え手段による前記熱電変換素子に供給される出力の方向の切換えに応じて前記熱電変換素子を冷却又は加熱動作させることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記インバータ本体は、収納盤内に収納され、前記熱電変換素子は、前記収納盤の周面に配置され、且つ前記熱電変換素子の放熱部側に放熱手段を配置したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インバータ本体などより発生した熱を熱電変換素子により外部に速やかに放出できインバータ本体の冷却を効率よく行うことができる。
【００１３】
本発明によれば、インバータ本体を収納する収納盤内部の温度を、常に一定の温度に保持することができ、インバータ本体を始め、インバータ本体の動作を制御する制御系などを安定して動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の温度調整装置が適用されたインバータ装置の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に用いられる零相リアクトルの概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態に用いられるペルチェ素子の配置を説明する図。
【図４】第１の実施の形態に用いられるペルチェ素子の配置を説明する図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の温度調整装置が適用されたインバータ装置の概略構成を示す図。
【図６】第２の実施の形態に用いられるサーモスタットの温度設定を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる温度調整装置が適用されたインバータ装置の概略構成を示している。図１において、１は三相の電源側電力ケーブルで、この電源側電力ケーブル１には、不図示の三相交流電源が接続されるとともに、インバータ本体２が接続されている。このインバータ本体２は、三相フルブリッジ整流回路２０１及びインバータ部２０２を有している。三相フルブリッジ整流回路２０１は、電源側電力ケーブル１より三相の交流電力が入力され、この交流電力を整流して直流電力を発生する。インバータ部２０２は、不図示の半導体スイッチング素子により三相インバータを構成するもので、三相フルブリッジ整流回路２０１より直流電力が入力され、半導体スイッチング素子のスイッチング動作により三相の交流電力を出力する。
【００１７】
インバータ本体２には、負荷側電力ケーブル３を介して負荷として三相の電動機４が接続されている。負荷側電力ケーブル３は、インバータ部２０２より出力される三相の交流電力が供給され、この交流電力を電動機４に供給する。
【００１８】
電源側電力ケーブル１には、零相リアクトル５が接続されている。零相リアクトル５は、インバータ本体２のインバータ動作により発生するインバータノイズの電源側への影響を抑制するもので、図２に示すように環状の鉄心５０１を有し、この鉄心５０１に１次巻線５０２として電源側電力ケーブル１を、三相分を一括して複数ターン（図示例では８ターン）巻き付けている。
【００１９】
零相リアクトル５の鉄心５０１には、２次巻線５０３が巻き付けられ、この２次巻線５０３には、整流手段として整流回路６の入力端子が接続されている。整流回路６は、インバータ本体２のインバータノイズにより零相リアクトル５の２次巻線５０３に発生する出力（電流）を整流して直流出力（電流）を発生する。整流回路６の直流側端子には、熱電変換素子としてペルチェ素子７が複数個直列に接続されている。ここで、ペルチェ素子７は、上側と下側の基板の間に金属電極とＢｉｚ−Ｔｅ３などのｎ型半導体とｐ型半導体がΠの字形に交互に接続された構造をしており、ペルチェ素子７に流れる電流の方向により一方の基板が吸熱部、他方の基板が放熱部となるものである。この実施の形態でのペルチェ素子７は、インバータ本体２から発生する熱を吸収し、外部に放熱するように動作される。
【００２０】
一方、負荷側電力ケーブル３には、零相リアクトル８が接続されている。この零相リアクトル８は、インバータ本体２のインバータ動作により発生するインバータノイズの負荷側への影響を抑制するもので、図２で述べた零相リアクトル５と同様に環状の鉄心８０１を有し、この鉄心８０１に１次巻線８０２として負荷側電力ケーブル３を、三相分を一括して複数ターン巻き付けている。また、零相リアクトル８の鉄心８０１には、２次巻線８０３が巻き付けられ、この２次巻線８０３には、整流回路９が接続され、この整流回路９の直流側端子にもペルチェ素子１０が複数個直列に接続されている。
【００２１】
なお、この実施の形態では、電源側電力ケーブル１及び負荷側電力ケーブル３に対し各別に零相リアクトル５及び零相リアクトル８を接続した例を述べたが、インバータ本体２のインバータ動作により発生するインバータノイズの状態によって、電源側電力ケーブル１及び負荷側電力ケーブル３のいずれか一方に零相リアクトル５（又は８）を接続した場合にも適用できる。また、電源側電力ケーブル１には、零相リアクトル５の他に、電源側への高調波成分のノイズの影響を抑制するための高調波抑制ユニットを接続するようにしてもよい。
【００２２】
図３、図４は、このようなインバータ装置に用いられるペルチェ素子７、１０の配置を説明するもので、図３は、インバータ装置の収納盤１１の側面図、図４は、収納盤１１の上部を上から見た図である。この場合、収納盤１１は、鋼板などの金属製からなるもので、前面には、不図示の開閉扉が設けられ、この開閉扉を開くことで収納盤１１内部を外部から見られるようになっている。
【００２３】
収納盤１１には、インバータ本体２、零相リアクトル５、整流回路６、零相リアクトル８、整流回路９が収納され、外部より収納盤１１内部に導入された電源側電力ケーブル１が零相リアクトル５を介してインバータ本体２に接続され、また、インバータ本体２に接続された負荷側電力ケーブル３が零相リアクトル８を介して収納盤１１内部より外部に導出されている。
【００２４】
収納盤１１の周面、ここでは図４に示す上面１１ａに、ペルチェ素子７、１０が配置されている。この場合、ペルチェ素子７は、複数個（図示例では１５個）直列に接続されるとともに、収納盤１１の上面１１ａの図示左側半分の領域に略均一に配置されている。同様に、ペルチェ素子１０も、図４に示すように、複数個（図示例では１５個）直列に接続されるとともに、収納盤１１の上面１１ａの図示右側半分の領域に略均一に配置されている。また、これらペルチェ素子７、１０は、整流回路６、９より供給される電流により吸熱部となる基板側を収納盤１１上面に取り付けられ、放熱部となる基板側が、放熱手段としての板状の放熱部材１２に取り付けられている。この場合、放熱部材１２は、全てのペルチェ素子７、１０に対し共通に設けられており、ペルチェ素子７、１０の放熱部からの熱を収納盤１１外部に放出し、収納盤１１内部の冷却を行う。この放熱部材１２には、熱伝導率の高い銅製のものが用いられる。勿論、放熱部材１２は、複数に分割したものを用いることもできる。
【００２５】
なお、実施の形態では、ペルチェ素子７、１０は、収納盤１１の上面１１ａに配置されているが、収納盤１１の側面や後面などにも配置することもできる。また、ここでは、ペルチェ素子７、１０は、それぞれ複数個直列に接続した例を述べているが、例えば、零相リアクトル５（８）の２次巻線５０３（８０３）に十分に大きな電流が得られる場合は、ペルチェ素子７（１０）を並列に接続したり、直並列に接続することもできる。
【００２６】
このように構成した実施の形態の作用を説明する。
【００２７】
不図示の三相交流電源より交流電力が電源側電力ケーブル１に供給され、零相リアクトル５を介してインバータ本体２に入力されると、インバータ本体２では、三相フルブリッジ整流回路２０１により交流電力を整流して直流電力を発生し、インバータ部２０２に入力する。インバータ部２０２は、不図示の半導体スイッチング素子のスイッチング動作により三相の交流電力を出力し、この交流電力が負荷側電力ケーブル３より零相リアクトル８を介して電動機４に供給され、電動機４は駆動される。
【００２８】
この状態で、インバータ部２０２での不図示の半導体スイッチング素子のスイッチング動作により高周波のインバータノイズが発生すると、このとき電源側に流出するインバータノイズにより零相リアクトル５の２次巻線５０３に出力(電流)が発生する。この出力は、整流回路６により整流され、直流出力（電流）がペルチェ素子７に供給される。一方、インバータ部２０２での不図示の半導体スイッチング素子のスイッチング動作により発生する高周波のインバータノイズは、負荷側にも流出し、このインバータノイズにより零相リアクトル８の２次巻線８０３にも出力(電流)が発生する。この出力は、整流回路９により整流され、直流出力（電流）がペルチェ素子１０に供給される。
【００２９】
この場合、ペルチェ素子７、１０は、それぞれ吸熱部となる基板側が収納盤１１上面に取り付けられ、放熱部となる基板側が放熱部材１２に取り付けられている。これにより、インバータ本体２などより発生した収納盤１１内部の熱はペルチェ素子７、１０により吸熱され、放熱部材１２より収納盤１１外部に速やかに放出され、収納盤１１内部の冷却を行うことができる。この場合、ペルチェ素子７、１０は、収納盤１１の上面１１ａの全領域に略均一に配置されているので、収納盤１１内部の熱を均等に吸熱できるので、収納盤１１内部の冷却を効率よく行うこともできる。
【００３０】
このように本発明によれば、インバータ本体２の入力側及び出力側に接続され、インバータ本体２のインバータ動作にともなうインバータノイズを抑制する零相リアクトル５（８）に発生する出力を整流回路６（９）で整流し、この整流された出力（電流）をペルチェ素子７（１０）に供給し、これらペルチェ素子７（１０）によりインバータ本体２などより発生した収納盤１１内部の熱を吸熱し、放熱部材１２を介して収納盤１１外部に放出するようにした。これにより、収納盤１１内部の熱を強制的に排除することができるので、電子デバイスである半導体スイッチング素子を使用するインバータ装置の熱に対する悪影響を確実に除去することができる。
【００３１】
また、零相リアクトル５（８）に発生する出力を利用して、ペルチェ素子７（１０）を冷却動作させるようにしたので、従来のインバータノイズを無線手段により受信し、この無線手段での受信出力を利用して熱電変換素子を駆動するものと比べても、インバータノイズを受信するため特殊な無線手段を用意する必要が無くなり、装置の構成が簡単で、価格的にも安価にできる。
【００３２】
さらに、収納盤にファンなどを設けて、収納盤内部の熱を強制的に外部に排出するなどの設備を必要としないので、ファンによる騒音などの影響も回避できる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３４】
図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる温度調整装置を適用したインバータ装置の概略構成を示している。
【００３５】
この場合、インバータ本体２１の電源側電力ケーブル２２には零相リアクトル２３が接続されている。ここでのインバータ本体２１は、図１で述べたインバータ本体２と同様なものである。また、零相リアクトル２３も図２で述べた零相リアクトル５と同様に環状の鉄心２３１を有し、この鉄心２３１に１次巻線２３２として電源側電力ケーブル２２を、三相分を一括して複数ターン巻き付けている。
【００３６】
零相リアクトル２３の鉄心２３１には、２次巻線２３３が巻き付けられ、この２次巻線２３３には、出力切換え手段として第１のサーモスタット２６の第１の接点２６１を介して整流回路２４が接続され、この整流回路２４の直流側端子に第１のサーモスタット２６の第２の接点２６２を介してペルチェ素子２５が複数個直列に接続されている。
【００３７】
また、第１のサーモスタット２６の第１の接点２６１と整流回路２４の接続点と、第２の接点２６２とペルチェ素子２５の接続点の間には、他の出力切換え手段として第２のサーモスタット２７の第１の接点２７１が接続され、２次巻線２３３と第１の接点２６１の接続点と、整流回路２４と第２の接点２６２の接続点の間には、第２のサーモスタット２７の第２の接点２７２が接続されている。
【００３８】
この場合、第１のサーモスタット２６及び第２のサーモスタット２７は、それぞれ所定の温度範囲で動作するもので、第１のサーモスタット２６は、図６に示すように温度Ｔ２以上の範囲で第１の接点２６１及び第２の接点２６２がオンして、このときペルチェ素子２５に流れる電流方向により冷却動作を得られるようにし、また、第２のサーモスタット２７は、図６に示すように温度Ｔ１以上、温度Ｔ２以下の範囲で第１の接点２７１及び第２の接点２７２をオンしてペルチェ素子２５に流れる電流方向を反転させて加熱動作を得られるようにしている。
【００３９】
このようにすれば、例えば、図３に示す収納盤１１での温度がＴ２以上になると、第１のサーモスタット２６が動作し第１の接点２６１及び第２の接点２６２がオンする。すると、インバータノイズにより零相リアクトル２３の２次巻線２３３に発生する出力が第１の接点２６１を介して整流回路２４で整流され、第２の接点２６２を介して直流出力（電流）がペルチェ素子２５に供給される。これにより、収納盤１１内部の熱はペルチェ素子２５により吸熱され、放熱部材１２より収納盤１１外部に放出され、収納盤１１内部は冷却される。
【００４０】
一方、収納盤１１での温度がＴ２以下に低下すると、第２のサーモスタット２７が動作し第１の接点２７１及び第２の接点２７２がオンする。すると、整流回路２４で整流される直流出力（電流）の方向は第１の接点２７１及び第２の接点２７２を通して反転され、ペルチェ素子２５に供給される。これにより、ペルチェ素子２５は発熱し、収納盤１１内部は暖められる。
【００４１】
したがって、このようにすれば、収納盤１１での温度がＴ２以上では、ペルチェ素子２５の冷却動作により収納盤１１内部を冷却し、温度がＴ２以下に低下すると、ペルチェ素子２５の加熱動作により収納盤１１内部を暖めるようにできるので、収納盤１１内部の温度を、常に所望する一定温度に保持することができ、インバータ本体２１を始め、インバータ本体２１の動作を制御する制御系などを安定して動作させることができる。
【００４２】
なお、この実施の形態では、第１のサーモスタット２６及び第２のサーモスタット２７を設け、温度に応じてペルチェ素子２５による冷却、加熱を切換えるようにしたが、これら第１のサーモスタット２６及び第２のサーモスタット２７に代えて、出力切換え手段として例えば手動により操作される切換えスイッチを用いるようにしてもよい。このような切換えスイッチを用いれば、収納盤１１の状態に応じて手動によりペルチェ素子２５による冷却、加熱を切換えることができる。また、収納盤１１の近くに配置される他の盤にペルチェ素子を設け、このペルチェ素子に対し切換えスイッチの操作により零相リアクトル２３の２次巻線２３３に発生し整流回路２４で整流された出力（電流）を供給するようにすれば、かかる他の盤の始動時に所定の温度まで立ち上げるのに必要な加熱などを行うこともできる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、熱電変換素子としてペルチェ素子７を適用する例を述べたが、ペルチェ素子と同等な動作を得られるものならば、他の熱電変換素子を用いることができる。
【００４４】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【符号の説明】
【００４５】
１…電源側電力ケーブル、２…インバータ本体
２０１…三相フルブリッジ整流回路、２０２…インバータ部
３…負荷側電力ケーブル、４…電動機
５、８…零相リアクトル、６．９…整流回路
７．１０…ペルチェ素子、１１…収納盤
１１ａ…上面、１２…放熱部材、２１…インバータ本体
２２…電源側電力ケーブル、２３…零相リアクトル
２４…整流回路、２５…ペルチェ素子
２６…第１のサーモスタット、２７…第２のサーモスタット
【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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