(57)【要約】【課題】複数の電力変換ユニットが格納される電力変換盤においてファンの数を最小限に抑えて各電力変換ユニットに必要風量を確保する電力変換盤を提供する。【解決手段】風路抵抗または発熱量の異なる複数の電力変換ユニットが筐体面に並列に格納される電力変換装置において、前記電力変換装置の筐体に具備され、前記電力変換ユニットの各々に設けられた吸気口を介して前記筐体の内部へ空気を吸引し、前記筐体の外部へ空気を排出するファンと、前記電力変換ユニットを通った空気を前記筐体の外部へ通風する通風ダクトを有し、各電力変換ユニットの冷却に最低限必要な必要圧力損失がほぼ等しくなるよう前記電力変換ユニット内に設けられた冷却フィンが設計されることを特徴とする電力変換装置によって解決される。【選択図】  図１
2011015454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風路抵抗または発熱量の異なる複数の電力変換ユニットが筐体面に並列に格納される電力変換装置において、
前記電力変換装置の筐体に具備され、前記電力変換ユニットの各々に設けられた吸気口を介して前記筐体の内部へ空気を吸引し、前記筐体の外部へ空気を排出するファンと、
前記電力変換ユニットを通った空気を前記筐体の外部へ通風する通風ダクトを有し、
各電力変換ユニットの冷却に最低限必要な風量を得るための必要圧力損失がほぼ等しくなるよう前記電力変換ユニット内に設けられた冷却フィンが設計されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記各電力変換ユニット内の前記冷却フィンのフィン間隔は、
前記電力変換ユニットの前記必要圧力損失と前記冷却フィンのフィン間隔との関係を示す必要圧損特性に基づいて設計されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２において、
一の前記電力変換ユニットは、前記一の電力変換ユニットの前記必要圧損特性において前記必要圧力損失がほぼ極小値となる前記冷却フィンのフィン間隔に設計されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３において、
他の前記電力変換ユニットは、当該他の電力変換ユニットの前記必要圧力損失が前記一の電力変換ユニットの前記必要圧力損失となるフィン間隔に設計されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記各電力変換ユニットの前記通風ダクト側の面が同一平面状に配置されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記各電力変換ユニットの内部は、前記通風ダクト側から前記冷却フィン、電解コンデンサ，エアフィルタの順に構成され、さらに前記冷却フィンおよび前記電解コンデンサと仕切板によって隔たれたコンタクタとを有し、
前記仕切り板には前記エアフィルタを介して前記コンタクタ側に吸引された空気を前記冷却フィンへ通風する通風孔が設けられることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記複数の電力変換ユニットは、前記ファンから体積の小さいものから順に配置されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記ファンのみで前記各電力変換ユニットへの空気の吸引を行うことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
複数の電力変換ユニットが筐体面に並列に格納される電力変換装置において、
前記電力変換装置の筐体に具備され、前記電力変換ユニットの各々に設けられた吸気口を介して前記筐体の内部へ空気を吸引し、前記筐体の外部へ空気を排出するファンと、
前記電力変換ユニットを通った空気を前記筐体の外部へ通風する通風ダクトを有し、
各電力変換ユニットの冷却に最低限必要な風量を得るための必要圧力損失の差が±２０％以内になるよう前記電力変換ユニット内に設けられた冷却フィンが設計されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
格納方向の辺の長さがほぼ等しい複数の電力変換ユニットが格納される電力変換装置において、
前記複数の電力変換ユニットのうち一の電力変換ユニットは、当該電力変換ユニットの冷却に最低限必要な風量を得るための必要圧力損失と当該電力変換ユニット内に設けられる冷却フィンのフィン間隔との関係を示す必要圧損特性に基づいて前記冷却フィンが設計され、当該電力変換装置の筐体に設けられるファンのみによって当該電力変換ユニット内に冷却風を取り込むことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記一の電力変換ユニットは、前記一の電力変換ユニットの前記必要圧損特性において前記必要圧力損失がほぼ極小値となる前記冷却フィンのフィン間隔に設計されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記一の電力変換ユニットの前記冷却フィンは、前記一の電力変換ユニットの前記必要圧力損失が前記他の電力変換ユニットの前記必要圧力損失となるフィン間隔に設計されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
複数の電力変換ユニットが筐体面に並列に格納され、前記筐体に設置されるファンによって前記複数の電力変換ユニット内に冷却風を吸引する電力変換装置において、
一の前記電力変換ユニットよりも前記ファンから遠い位置にある二の前記電力変換ユニットは、前記二の電力変換ユニットの冷却に最低限必要な風量を得るための必要圧力損失が前記一の電力変換ユニットの前記必要圧力損失よりも低くなるよう当該二の電力変換ユニット内の冷却フィンが設計されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
電力変換盤に格納され、自己のユニット面に設けられた吸気口を介して冷却フィンに空気を通風する電力変換ユニットにおいて、
前記冷却フィンは、該電力変換ユニットの冷却に必要な圧力損失と、前記電力変換盤に格納される他の電力変換ユニットの冷却に必要な圧力損失とがほぼ等しくなるフィン間隔に設計されることを特徴とする電力変換ユニット。
【請求項１５】
一の電力変換ユニット内に設けられる冷却フィンのフィン間隔と当該一の電力変換ユニットの冷却に必要な必要圧力損失との関係に基づいて、前記必要圧力損失が前記一の電力変換ユニットと共に電力変換盤に格納される他の電力変換ユニットの必要圧力損失とほぼ等しくなる前記フィン間隔に設計する電力変換ユニットの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却方式を空冷とする電力変換盤，電力変換ユニットおよび電力変換ユニットの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータは、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子が電気エネルギーの制御によって発熱するため、出力容量に応じた冷却機構が必要となる。空冷インバータの場合、半導体スイッチング素子はグリースなどで冷却フィンに加圧接着され、冷却フィンに風を流し放熱させることにより温度上昇を抑制している。
【０００３】
また、インバータのような電力変換ユニットが複数格納される電力変換盤では、各電力変換ユニットにそれぞれ必要な冷却風量を確保する必要がある。ここで空冷インバータユニットは、ＩＧＢＴ，冷却フィン，電解コンデンサ，制御基板，コンタクタ，エアフィルタなどの複数の要素で形成されるため、出力容量によって各ユニット内の要素の大きさが異なり、インバータユニットの大きさも異なる。そのため、このような複数のインバータユニットが格納されるインバータ盤では、風路抵抗や出力容量が異なる各インバータユニットで、ＩＧＢＴの許容温度に対応した冷却風量が必要となる。
【０００４】
このような複数の電力変換ユニットが格納されるインバータ盤の冷却方式として、例えば特許文献１記載の技術では、各電力変換ユニットに個別にファンを設け、それぞれのユニットに必要な冷却風を確保する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１１６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、電力変換盤に格納される電力変換ユニット毎にファンが設けられるため、ユニット内にファンを置くスペースが必要となり、電力変換盤自体が大型化してしまうという課題があった。また、ファンの数がユニット数分存在するためファンの故障によるメンテナンスが多発してしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明の目的は、複数の電力変換ユニットが格納される電力変換盤においてファンの数を最小限に抑えて各電力変換ユニットに必要風量を確保する電力変換盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題は、複数の電力変換ユニットが筐体面に並列に格納される電力変換装置において、前記電力変換装置の筐体に具備され、前記電力変換ユニットの各々を介して前記筐体の内部へ空気を吸引するファンと、前記電力変換ユニットを通った空気を前記筐体の外部へ通風する通風ダクトを有し、各電力変換ユニットの冷却に最低限必要な風量を得るための必要圧力損失の差がほぼ等しくなるよう前記電力変換ユニット内に設けられた冷却フィンが設計されることを特徴とする電力変換装置によって解決される。
【０００９】
また、複数の電力変換ユニットが筐体面に格納され、前記筐体に設置されるファンによって前記複数の電力変換ユニット内に冷却風を吸引する電力変換装置において、一の前記電力変換ユニットよりも前記ファンから遠い位置にある二の前記電力変換ユニットは、前記二の電力変換ユニットの冷却に最低限必要な風量を得るための必要圧力損失が前記一の電力変換ユニットの前記必要圧力損失よりも低くなるよう当該二の電力変換ユニット内の冷却フィンが設計されることを特徴とする電力変換装置によっても解決される。
【００１０】
また、電力変換盤に格納され、自己のユニット面に設けられた吸気口を介して冷却フィンに空気を通風する電力変換ユニットにおいて、前記冷却フィンは、該電力変換ユニットの冷却に必要な圧力損失と、前記電力変換盤に格納される他の電力変換ユニットの冷却に必要な圧力損失とがほぼ等しくなるフィン間隔に設計されることを特徴とする電力変換ユニットによっても解決される。
【００１１】
また、一の電力変換ユニット内に設けられる冷却フィンのフィン間隔と当該一の電力変換ユニットの冷却に必要な必要圧力損失との関係に基づいて、前記必要圧力損失が前記一の電力変換ユニットと共に電力変換盤に格納される他の電力変換ユニットの必要圧力損失とほぼ等しくなる前記フィン間隔に設計する電力変換ユニットの設計方法によっても解決される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、複数の電力変換ユニットが格納される電力変換盤において、各電力変換ユニットの内部構成を最適化することで、ファンの数を最小限に抑え、電力変換盤の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１における電力変換盤の斜視図である。
【図２】本発明の実施例１におけるインバータユニットの上面図である。
【図３】本発明の実施例１におけるインバータユニットの側面図である。
【図４】本発明の実施例１における冷却フィンの側面図である。
【図５】本発明の実施例１におけるインバータユニットの必要圧損特性を示した図である。
【図６】本発明の実施例１における風量アンバランスの比較図。
【図７】本発明の実施例２における電力変換盤図である。
【図８】本発明の実施例３における電力変換盤図である
【図９】本発明の実施例４における電力変換盤図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図面を用いて、本発明による空冷インバータについての実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明によるインバータ盤を示しており、インバータ盤１はユニット室２，ファン３，通風ダクト４，主回路室５などで構成される。インバータ盤１は金属筐体であり、主としてステンレスなどが用いられるが金属一般で構成される。鉄などが部分的に用いられることもある。ユニット室２において、インバータ盤１に挿抜可能なインバータユニット３０が高さ方向に積み上げられる。ユニット３０は出力容量に応じて３種の構造があり、小さな方からＡユニット６，Ｂユニット７，Ｃユニット８となり、それぞれのユニットには個々に吸気口１１が設けられている。本実施例では、Ａ，Ｂ，Ｃユニット６〜８の奥行きの長さを統一している。Ｂユニット７はＡユニット６と高さと奥行きが同じで幅のみを２倍としたものであり、Ｃユニット８はＡユニット６の幅と高さをそれぞれ２倍したものである。状況に応じて、統一する辺を奥行きではなく高さや幅を統一して採用する場合もある。ユニット内部の構造については、後に詳細を記載する。
【００１６】
ユニット室２においては、高さ方向の最小単位であるＡユニット６またはＢユニット７を１０段分の高さを確保している。Ｃユニットは２段で１個となるため、最大５段分積むことができる。Ａユニット６のみをインバータ盤１に搭載する場合１段当たりに２個積むことできるので、１つのインバータ盤１においてＡユニットを最大２０個まで搭載することができる。インバータ盤１内部のユニットの個数および配置は出力容量や顧客の要望に依存するためＡ〜Ｃユニット６〜８は混在し空の段も存在するため、インバータ盤１内部のユニット組み合わせは数万通りとなる。これら全ての場合において、インバータ盤内の全ユニットに対して原理的に必要風量を確保しなければならず風量を最適化する必要がある。ユニット３０内部の重さはＡユニット６＜Ｂユニット７＜Ｃユニット８となるので、ユニット３０挿抜時の作業性を向上するために上段からＡユニット→Ｂユニット→Ｃユニットの順に優先して搭載する。
【００１７】
ユニット室２の下部の制御部１０には、図示しない各種電源や制御配線などが納められている。ユニット室２の背面には通風ダクト４が存在しその内部には直流バスバや制御配線（図示しない）を格納している。通風ダクト４の上部には天井ファン３が設けられている。ファン３はユニット３０内部には設けず、天井に統一的に設置する。ユニット３０毎にファンを設けた場合、風量確保は容易となるがファン故障による取替えが多発するため配置しない。また、ユニット内にファンがないためスペースも縮小化できる。風量および圧損が不足する構成においては、複数の天井ファンを用いる場合もある。風９の経路は天井ファン３により統一的に空気を吸い込みその空気が共通の通風ダクト４を経由して、通風ダクト４に対して並列に並べられた複数の電力変換ユニット３０を介して吸い込まれる。
【００１８】
このように各ユニット３０にはファンを設置せず、天井に配置されたファン３により統一的に冷却風を取り込むことによって、各ユニット３０にユニットが設置されることによるインバータ盤１の大型化やファン故障によるメンテナンスの多発を防ぐことができる。
【００１９】
ここで、本実施例のように奥行きの長さが等しく設計されたＡ〜Ｃユニット６〜８を筐体面に対して並列に格納し、Ａ〜Ｃユニット６〜８の個々に設けられた吸気口１１を介して共通の通風ダクト４へ通風させた場合、通風ダクト４内の摩擦による圧力損失や合流圧力損失の影響を無視すると各ユニット６〜８にはほぼ等しい圧力損失がかかると考えられる。これは、Ａ〜Ｃユニット６〜８の吸気口１１直前の圧力と通風ダクト４側面の直後の圧力はほぼ等しいとみなせるためである。
【００２０】
例えばＡユニット６とＣユニット８を比較すると、Ａユニット６の吸気口１１とＣユニット８の吸気口１１は外気と接しており、間に風路抵抗となるものが存在しないことから、Ａユニット６の吸気口１１直前の圧力とＣユニット８の吸気口１１直前の圧力はほぼ等しいとみなせる。同様に通風ダクト４側の面を比較すると、各ユニット３０は奥行きの長さが等しく通風ダクトと接する面が揃っているため、Ａユニット６とＣユニット８の通風ダクト４側面の間には風路抵抗となるものが無い。このことからＡユニット６の通風ダクト４側面の直後の圧力とＣユニット８の通風ダクト４側面の直後の圧力はほぼ等しいとみなせる。つまり、Ａユニット６とＣユニット８の風路前後の圧力は、ほぼ等しいとみなせるため、Ａユニット６とＣユニット８にはほぼ等しい圧力損失がかかる。これは、Ａユニット６とＣユニット８だけでなく各ユニットの間で成り立つため、本実施例における電力変換盤１では、Ａ〜Ｃユニット６〜８にほぼ等しい圧力損失がかかると考えられる。
【００２１】
一方、複数のタイプの電力変換ユニットが格納されるインバータ盤において、上記のように天井ファン３で統一的に冷却風を吸引し各ユニット６〜８に等しい圧力損失がかかる場合、出力容量の異なる各ユニット６〜８で異なる冷却風量が必要とされる。そのため、いくつかのユニットには余剰な風量がかかることになりユニット間の温度アンバランスが発生してしまうという問題がある。また、各ユニット６〜８に必要風量を確保するために天井に設けるファン３が大型化してしまうという問題もある。
【００２２】
本実施例では、各ユニット６〜８にはファンを設置せず、天井ファン３により統一的に冷却風を取り込み、また、各ユニット６〜８内の構造、特に冷却フィンをインバータ盤１に対して最適な構造に設計する。これによって、余剰風量を削減可能となり、天井ファン３の大型化を防ぎ、結果インバータ盤１を小型化することができる。以下に、ユニット３０内の構造および冷却フィンの設計方法について記す。
【００２３】
ユニット３０内部の構造について説明する。図２はユニット３０の上面図の概略例であり、図３はその側面図を示す。各ユニット３０は半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴ３１と、ＩＧＢＴ３１に装着されＩＧＢＴ３１で発生した熱を放熱させる冷却フィン３２と、ユニット内に吸引される空気から埃などを除去するエアフィルタ３３と、電解コンデンサ３４と、バスバ３５と、コンタクタ３６などの部品により構成される。冷却フィン３２を通風ダクト４側に配置し、エアフィルタ３３を吸気口１１を介して吸気面に配置する。このとき冷却フィン３２を囲い込むように仕切板３７を配置し、通風ダクト４へ流れる風は必ず冷却フィン３２を通るようにする。また、電解コンデンサ３４はエアフィルタ３３の前に配置し、エアフィルタの幅や高さを調整することによって電解コンデンサ３４に満遍なく冷却風が当たるようにする。ユニット３０は、出力容量に応じて各部品のサイズおよび個数などが異なる。
【００２４】
また、コンタクタ３６と電解コンデンサ３４を仕切板３８で隔離することで風量の分量調整を可能とする。風９がコンタクタ３６から冷却フィン３２に吸い込まれるようするため、コンタクタ３６から冷却フィン３２に通風孔３９を設ける。ここで、通風孔３９の大きさを調整することでコンタクタ３６側を通る通風量を適切な値に調節できる。このような構造により、全ての風は必ずエアフィルタと冷却フィンを通過する構造となり、電解コンデンサ３４とコンタクタ３６に流れる風をエアフィルタおよび仕切板３８で調整可能である。ただし、コンタクタ３６は保護目的であるので存在しない場合もある。
【００２５】
次に、冷却フィン３２の形状について図４を用いて説明する。本実施例では、例としてコルゲートフィンを適用しているが他のフィン形状でも良い。冷却フィン３２の両側面を仕切板３２１で囲い込む。このとき、仕切板３２１の材質は任意であるが絶縁性を強化するためにガラスエポキシやベークライトを使用するのが望ましい。底面には、対地間短絡を避けるため絶縁仕切板３２２を用いる。対地絶縁が取れる材質および厚みであれば良いが、ガラスエポキシやベークライトを適用する。
【００２６】
ここで、各ユニット３０の風量最適化について述べる。必要風量とはＩＧＢＴ３１の許容温度からの差が１０℃以内となるような冷却風量と定める。例えば、ＩＧＢＴ３１の許容温度が１２０℃の場合は１１０℃〜１２０℃となるような温度となるようにする。冷却風量は風速およびフィン構造によって変化する。必要圧損とは冷却フィン３２に最低限必要な風量を流すために各ユニット３０全体にかかる圧力損失を意味する。ユニット３０全体にかかる圧力損失は、風の流入口であるエアフィルタ３３から流出口である冷却フィン３２までの間の圧力損失となる。風の流入口であるエアフィルタ３３の圧力は外気圧である。
【００２７】
図５は、冷却フィン３２をコルゲート型とし囲い込みにより風を絞り込んだ本実施例の条件下において、フィン間隔３２４に対する必要圧力損失の依存性を示したグラフである。図中の点線は、フィン間隔３２４の変化に伴うＡユニット６にかかるユニット圧損ΔＰ（縦軸）とユニット風量Ｑ（横軸）の関係を示したものであり、下記の数式（１）で表わされる。ただし、ＲはＡユニット６の風路抵抗である。
【００２８】
ΔＰ＝ＲＱ2  …  数式（１）
図中の点線は、フィン間隔３２４を狭くするとＡユニット６の風路抵抗Ｒが大きくなり、フィン間隔３２４を広くするとＡユニット６の風路抵抗Ｒが小さくなることを表わしている。図１１から、同じユニット圧損ΔＰでも、フィン間隔３２４が広い方がＡユニット６に多くのユニット風量Ｑが流れることがわかる。一方、フィン板厚み３２３が一定の場合、フィン間隔３２４が広くなるとその分フィンの設置スペースが減りフィンの枚数が減少する。そのため、フィン枚数の減少によって冷却フィン３２全体での放熱の効率は下がる。
【００２９】
このようにフィン間隔３２４とユニット風量Ｑおよびフィン枚数の関係に基づいて、Ａユニット６の必要圧力損失をシミュレーションし、Ａユニット６の必要圧損特性を求める図５中の実線のようになる。この必要圧損特性から、Ａユニット６の必要圧損は極小値を持つことがわかる。例えば、フィン板厚み３２３を０.６mmとした場合、フィン間隔３２４が１.８mm〜２.９mmの間において極小値をとり、その範囲で必要圧損は極小必要圧損の＋２０％に収めることが可能となる。また本実施例では、必要圧力損失とフィン間隔との関係をシミュレーションしているが、数式（１）のように圧力損失Ｐと風量Ｑの関係は１対１であるので、必要圧損特性は風量Ｑとフィン間隔の関係を示すことでもある。
【００３０】
上記シミュレーションを各ユニット３０で行うと、ユニット毎に極小必要圧損が異なる値を示す。一般的に構造物が小さいほど風路抵抗が大きくなり、出力密度も大きくなりやすいため、ユニットが小さいほど極小必要圧損が大きくなりやすい。つまり、全ユニット３０の極小必要圧損の中で、最も構造の小さなＡユニット６の極小必要圧損が最大となる。本実施例の構造条件下において通風ダクト４の内部の圧力損失（例えば合流による圧力損失や摩擦損失）の分布を無視した場合、各段ユニットに等価な圧力損失が掛かる。ゆえに、最小ユニットの極小圧力損失を満たすことにより他の全ユニット３０の必要圧力損失を満たすことができる。
【００３１】
ここで最小ユニットの必要圧力損失の極小値と、他ユニットの必要圧力損失に差が存在するので、他のユニットには余剰な冷却風量が生じると考えられる。余剰な風量が流れると、各ユニット３０の間で温度が不均一になってしまい、また風量を確保するため天井のファン３の大型化を招いてしまう。そこで、最小Ａユニット６以外の他ユニット３０においては、それらの必要圧力損失を最小ユニットの極小必要圧力損失付近にまで増加させることにより必要風量を減らす。
【００３２】
具体的には、Ｂユニット７およびＣユニット８において上記シミュレーションにより各ユニットの必要圧損特性（図５の実線相当のもの）を求め、Ａユニット６の極小必要圧力損失に対応したフィン間隔３２４を設計する。これに加えてエアフィルタ３３の面積，材質，厚みなどを調整することによりＢユニット７，Ｃユニット８の風路抵抗を変え必要圧損を最小Ａユニット６の必要圧力損失の極小値に揃える。
【００３３】
本実施例では、通風ダクト４内の摩擦による圧力損失や合流圧力損失の影響は考慮していないが、上記のように各ユニット３０を設計することで無限に存在するユニットの組み合わせにおいて、原理的に必要風量を最小化することができる。
【００３４】
例えばインバータ盤１にＡユニット６とＢユニット７を１個ずつ搭載した例を用いて、余剰風量が生じる場合と比較する。Ａユニット６の必要圧力損失の極小値に対しＢユニット７の必要圧力損失が８０％となる場合を図６（ｂ）に示す。ただし、図中の点線は各ユニットの冷却に必要な必要風量Ｑを示し、図中の棒グラフは各ユニットに流れる風量Ｑを示す。図６（ｂ）に示すように、Ａユニット６に必要な圧力損失を掛けるとＢユニット７には余剰な圧力損失が掛かるため余剰な風量が流れる。余剰風量が大きくなる盤構成において必要圧損差が±２０％を超えると、搭載可能なファンの能力の限界を超える恐れがある。
【００３５】
一方、Ａユニット６の必要圧力損失の極小値とＢユニット７の必要圧力損失の差が全くないように各ユニット３０を設計した場合を図６（ａ）に示す。図６（ａ）に示すようにＡユニット６の必要圧力損失の極小値とＢユニット７の必要圧力損失の差が全くない場合には、過不足なく必要風量を流すことができる。つまり、Ａユニット６の必要圧力損失の極小値に揃えることで、各ユニットの必要圧損差をファン能力を超えない範囲である±２０％以内に抑えることが可能である。
【００３６】
また上記の例では、通風ダクト４内の摩擦による圧力損失や合流圧力損失の影響を無視していたが、それらの影響を無視できない場合には天井ファン３から遠い位置にある下段のインバータユニット３０にかかる圧力損失は、上段のインバータユニット３０にかかる圧力損失よりも若干低くなると考えられる。この場合、下段のインバータユニット３０の必要圧損を上段のインバータユニット３０の必要圧損よりも低くなるようにフィン間隔３２４を設計することで上記の圧力損失差の問題を解消できる。
【００３７】
以上本実施例では、インバータ盤１に格納される各ユニット３０の奥行きを統一し、ユニット３０に必要な圧力損失を、冷却フィン３２のフィン間隔３２４に対する必要圧損特性を求める。求められた必要圧損特性から、必要圧損が極小値となるフィン間隔３２４に定めることで効率的に冷却風量を確保することができる。
【００３８】
また、異なるタイプのインバータユニット３０が複数格納されるインバータ盤１において、出力密度や風路抵抗が最も大きいユニットに対して、冷却に必要な圧力損失が極小値となるようユニット内の冷却フィン３２を設計する。これにより、他の全インバータユニット３０の必要圧力損失を満たすことができるため、ユニット毎にファンを設ける必要が無く、メンテナンス性の向上およびインバータ盤の小型化が可能となる。
【００３９】
また、他のユニット３０については、必要圧損が極小値となるよう設計されたユニット３０に合わせて、必要圧力損失を揃えるように冷却フィン３２を設計する。これにより、余剰風量が削減され、天井のファン３に出力の大きいファンを用いる必要がなく、結果インバータ盤１の小型化に貢献できる。
【実施例２】
【００４０】
実施例１において、インバータ盤１に必要風量の大きなユニット３０が多数搭載され、かつ、出力容量を高める場合を考える。この場合、出力容量が増大するため各ユニット３０に必要な風量も増加する。これにより通風ダクト４の内部の圧力損失の分布に偏りが発生し下段のユニット３０に必要風量が確保しにくくなる恐れがある。そこで、図７に示すように風量を満たせない下段の数ユニット３０内部には補助ファン４０を設ける。これによって、風量が不足する下段のユニット３０においても必要風量を確保することができる。補助ファン４０を設けるのは、風量が不足するユニット３０だけであるので全ユニットに補助ファンを設ける場合と比較し、メンテナンス性が向上される。
【実施例３】
【００４１】
冷却フィン３２以外の他の部位を極端に小さくした場合、それが圧力損失の最大要因となってしまうことがある。これにより、サイズが小さいほど必要圧力損失が小さくなることが成り立たなくなる場合がある。本実施例では、必要圧力損失が大きなタイプのユニットからファン近くに搭載することによって、縦ダクト内部の圧力損失の分布をうまく利用することが可能となる。
【実施例４】
【００４２】
本実施例では、図８に示すようにファン３を通風ダクト４の側面に配置する。これにより、天井にファン３を設けた場合と比較し天井ファン分の高さを低くでき、また、通風ダクト４内部の圧力損失の分布を変化させることができる。
【実施例５】
【００４３】
本実施例では、図９に示すようにユニット室下部にファン３を設置する。これにより、実施例４と同様に縦サイズを小型化できるようになる。この場合、制御室を別途設ける必要があるがその場所は指定しない。
【００４４】
以上本発明によると、必要風量に対応した必要圧力損失を極小化することにより、余剰な風量を減らすことが可能となりファンの極小化および盤面積の小型化が可能となる。また、インバータ盤に格納される各インバータユニットの必要圧力損失を揃えることにより余剰な風量を低減することが可能となる。
【００４５】
本発明により、インバータ盤のユニットの奥行きを統一することによるコンパクト化を実現しながら、インバータ盤全体の風量を最適化することが可能となりインバータ盤全体の小型化に貢献できる。
【符号の説明】
【００４６】
１  インバータ盤
２  ユニット室
３  ファン
４  通風ダクト
５  主回路室（交流）
６  ユニットＡ
７  ユニットＢ
８  ユニットＣ
９  風
１０  制御部
１１  吸気口
３１  ＩＧＢＴ
３２  冷却フィン
３３  エアフィルタ
３４  電解コンデンサ
３５  バスバ
３６  コンタクタ
３７，３８，３２１  仕切板
３９  通風孔
４０  補助ファン
３２２  絶縁仕切板
３２３  フィン板厚み
３２４  フィン間隔
【図１】
2011015454.tif 000003
【図２】
2011015454.tif 000004
【図３】
2011015454.tif 000005
【図４】
2011015454.tif 000006
【図５】
2011015454.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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