(57)【要約】【課題】盤の高さが低く、列盤数を少なくするとともに、配線長さを短く、渡り線数を少なくし、小形安価とする。【解決手段】  盤３７内下部に巻線中心軸が水平状態となるように入力トランス３８を寝かせた状態で収納し、入力トランス３８の上側に仕切板４０を取り付けるとともに、仕切板４０の前端と盤３７との間に通気部４１を設け、仕切板４０の後部側の上部側に盤３８の上端まで伸びる風洞４３を設け、風洞４３の前面に複数のセル３９を横長に取り付け、風洞４３の上端に排気孔３７ａ，３７ｂを設けるとともに、この排気孔３７ａ，３７ｂに換気扇４４，４５を設け、かつ風洞４３のセル３９の取付部分に通気孔４３ａを設けるとともに、仕切板４０の後部側に風洞４３と連通する通気孔４０ａを設け、盤３７の前面の下部に吸気孔３７ｃを設ける。又、仕切板４０に邪魔板４２を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
盤内下部に巻線中心軸が水平状態となるように入力トランスを寝かせた状態で収納し、入力トランスの上側に仕切板を取り付けるとともに、仕切板の前端と盤との間に通気部を設け、盤内の仕切板の後部側の上部側に盤の上端まで伸びる風洞を設け、風洞の前面に複数のセルを横長に取り付け、風洞の上端に排気孔を設けるとともに、この排気孔に換気扇を設け、かつ風洞のセルの取付部分に通気孔を設けるとともに、仕切板の後部側に風洞と連通する通気孔を設け、盤の前面の下部に吸気孔を設けたことを特徴とする高圧インバータ装置。
【請求項２】
上記仕切板に入力トランスの周囲を囲み、入力トランスの巻線内に冷却風を導くための邪魔板を設けたことを特徴とする請求項１記載の高圧インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体応用装置、特に高圧インバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体応用装置である高圧インバータ装置では、入力に高圧トランスを用いる。高圧トランスは一次側が３ｋＶ，６ｋＶ系で受電し、二次側が９相、１８相などの多相による低圧側であり、この低圧側で隣接のインバータ盤内の単相インバータ（セルという。）に接続されるのが通常の構造である。セルは多相分あって、例えば１８相の装置であれば、Ｕ相は６台のセルが直列に接続されている。
【０００３】
例えば、図４は６ｋＶ系の高圧インバータ装置の概略回路構成図であり、１，２は入力トランスであり、容量が大きいので、１台のトランスでは製作できず、２台のトランスを用いたものである。入力トランス１，２の二次側には各相６台ずつのセル３が接続され、これらのセル３は各相毎に直列に接続されて多重構成とされ、交流電動機４に接続される。各セル３は順変換部と平滑コンデンサと逆変換部とから構成され、コントローラ５からは光ケーブル６が各セル３に制御のために接続される。相間電圧は６６００Ｖである。なお、３ｋＶ系の場合は入力トランス及びセルの台数が半分になる。
【０００４】
上記した６ｋＶ系の高圧インバータ装置の盤構成は図５又は図６に示すようになり、図５においては、入力トランス２が収納された第２の入力トランス盤７、セル３の半分が収納された第２のインバータ盤８、入力トランス１が収納された第１の入力トランス盤９、セル３の他の半分が収納された第１のインバータ盤１０及びコントローラ５が収納された制御盤１１がこの順序で配設される。１２〜１７は各盤７〜１０の上部に配設された換気扇であり、１８，１９は入力トランス盤７，９内に設けられた中継端子台である。又、図６においては、入力トランス１が収納された第１の入力トランス盤９、セル３の半分が収納された第１のインバータ盤１０、コントローラ５が収納された制御盤１１、セル３の他の半分が収納された第２のインバータ盤８及び入力トランス２が収納された第２の入力トランス盤７がこの順序で配設される。このように、入力トランス１，２は装置全体に対する占有体積の割合が大きく、入力トランス１，２によって装置外形が変わる。
【０００５】
上記したように、高圧インバータ装置は、入力トランス１，２と多数のセル３とによって構成される。セル３は多数（この場合は１８台）あるので、盤８，１０に収納する場合は、段積み（この場合は３段）とする。図７（ａ）〜（ｃ）はセル３の平面図、正面図及び側面図を示し、セル３を冷却する風は、矢印に示すように、各セル３の前面側から背面側に流す方法を採用している。これは、セル３の吸気温度を同じにするという冷却条件を満足させること、段済みしたセル３に下方から上方に冷却風を流すと、静圧の高い換気扇が必要になるが、このような換気扇の市販が少ないこと、また電位が異なるセル３を風が通過することにより不具合が生じるのを防ぐこと、などの理由による。
【０００６】
図８は３ｋＶ系の高圧インバータ装置の盤構成図を示し、（ａ）は縦断左側面図、（ｂ）は縦断正面図、（ｃ）は縦断右側面図である。制御盤は図示省略してある。この場合、入力トランス盤２０とインバータ盤２１との列盤構成となっており、入力トランス盤２０内には入力トランス２２が収納され、上部には換気扇２３が設けられる。又、インバータ盤２１内には９台のセル２４を収納するとともに、上部には換気扇２５，２６を設ける。各セル２４は前方から個別に吸気しており、各セル２４の後方には共通の風洞２７を設け、この風洞２７により一括して換気扇２５，２６側へ風を導くようにしている。セル２４毎に個別に換気扇を設けると、換気扇は消耗品であるので、メンテナンスが面倒になるとともに、信頼性が低下し、コストアップにもなる。このため、換気扇２５，２６は一括して設けている。入力トランス盤２０はあまり強制風冷を必要としないが、盤内の温度上昇を防ぐため、やはり換気扇２３を設け、換気を行っている。なお、各セル２４は実際には風洞２７の前面に取り付けられている。
【０００７】
図８の高圧インバータ装置は、入力トランス盤２０とインバータ盤２１との列盤構成であるので、入力トランス２２の二次側電線は本数が多く、これが盤２０，２１間の電線になるので、入力トランス盤２０内には中継端子台２８を設けている。中継端子台２８を設けなくても装置を製作することは可能であるが、現地への輸送、現地据付工事等の作業を考慮すると、盤２０，２１を分割搬入し、後に接続することが普通である。又、インバータ盤２１においては、各セル２４を制御するために、図示しない制御盤から光ケーブルを介して各セル２４に信号が送られるが、光ケーブルが往復して設けられる等のために、光ケーブルの本数が増加した。
【０００８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報として、次のものがある。
【特許文献１】特開２００３−１９８１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図５に示す列盤構成においては、制御盤１１内のコントローラ５から光ケーブルを介して各インバータ盤８，１０内のセル３へ制御信号が送られるが、特にインバータ盤８内のセル３に接続する光ケーブルは入力トランス盤９を通過して配線する必要がある。光ケーブルは保護被で覆われているものの、両端末には保護がない。従って、配線距離が長くなれば、配線作業中の損傷リスクが大きくなるとともに、光ケーブル自身の長さも長くなる。又、入力トランス盤７，９の二次側の電線は隣接インバータ盤８，１０に配線すればよいが、上段の３台のセル３との接続及び下段の３台のセル３との接続は入力トランス盤７，９を跨いで行う必要がある。また、装置の入出力を制御盤１１の背面部スペースで行うことが通常であるが、入力線の入力トランス１，２の一次側への配線も盤間を渡らせる必要がある。このように、盤間を渡らせる配線が多く、配線距離が長いために、その配線スペースの確保が必要であるとともに、組立に時間を要し、現地作業においても同様の作業が発生することになり、そのために装置が大きくなり、コストもアップした。
【００１０】
又、図６に示す列盤構成においては、制御盤１１を中央に配設したために、図５の場合に比べて、盤間の配線長が格段に短くなり、配線作業が格段に簡単になった。しかしながら、インバータ盤８とインバータ盤１０の内部配線が勝手違いのように大きく異なることになり、誤配線の原因になる。又、入力トランス盤７，９も２台が同じ形状でなくなり、コストアップの要因となった。
【００１１】
そこで、上記したような問題を解決すべく、図９に示すような高圧インバータ装置の盤を本出願人は提案した。即ち、盤２９内の下部には入力トランス３０を収納し、盤２９内の中央高さ部分には仕切板３１を設け、仕切板３１上には縦長のセル３２を９０度回転させて横長にした状態で収納する。セル３２の後部には風洞３３を設けるとともに、盤２９の上部には換気扇３４，３５を設ける。各セル３２は風洞３３の前面に取り付ける。換気扇３４，３５の駆動により冷却風は盤２９の前面下部の吸気孔２９ａから流入し、入力トランス３０を冷却した後、盤２９と仕切板３１の前端との間の通気部３６を通り、各セル３２を前方から後方へ通り、風洞３３内に流入するとともに、仕切板３１の後部側に設けた通気孔３１ａを通って風洞３３内に流入し、換気扇３４，３５を介して盤２９の上端の排気孔２９ｂ，２９ｃから外部に流出する。図９の構成の場合、各セル３２と入力トランス３０とを盤２９内に収納したので、制御盤以外の盤の数が少なくなり、盤間の配線長が短くなるとともに、盤間を渡る電線数も少なくなり、配線作業が容易で小形、安価にすることができる。しかしながら、盤２９の高さが非常に高くなり、実用に適さなくなった。
【００１２】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、盤の高さが低いとともに、列盤数が少なく、配線長さ、渡り線長さが短く、配線スペースが小さくて済み、現地作業が容易となり、装置が小形安価となる高圧インバータ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の請求項１に係る高圧インバータ装置は、盤内下部に巻線中心軸が水平状態となるように入力トランスを寝かせた状態で収納し、入力トランスの上側に仕切板を取り付けるとともに、仕切板の前端と盤との間に通気部を設け、盤内の仕切板の後部側の上部側に盤の上端まで延びる風洞を設け、風洞の前面に複数のセルを横長に取り付け、風洞の上端に排気孔を設けるとともに、この排気孔に換気扇を設け、かつ風洞のセルの取付部分に通気孔を設けるとともに、仕切板の後部側に風洞と連通する通気孔を設け、盤の前面の下部に吸気孔を設けたものである。
【００１４】
請求項２に係る高圧インバータ装置は、上記仕切板に入力トランスの周囲を囲み、入力トランスの巻線内に冷却風を導くための邪魔板を設けたものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、一つの盤内に入力トランスとセルを収納したので、列盤数が少なくなり、配線距離が短く、盤間の渡り線数も少なくなり、配線スペースが小さくなって、組立時間が短く、現地作業が容易となり、装置が小形安価となった。又、入力トランスを盤内下部に巻線中心軸が水平状態となるように寝かせた状態で収納するとともに、風洞の前面にセルを横長に取り付けたので、盤の高さが低くなり、実用に適するものとなった。又、冷却風が入力トランスの周囲を通り、仕切板の通気孔から風洞内に入り、排気孔から排出されるので、入力トランスの冷却効果が向上し、入力トランスの小形化、低価格化が可能となる。
【００１６】
請求項２によれば、仕切板に入力トランスの周囲を囲み、入力トランスの巻線内に冷却風を導くための邪魔板を設けており、入力トランスの巻線の冷却を充分に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図１（ａ），（ｂ）はこの発明の実施最良形態による高圧インバータ装置の盤の縦断正面図及び縦断側面図である。入力トランスは二次巻線が多く、最低製作高さも高くなる。しかし、３ｋＶ系の場合や入力トランスが２分割となる６ｋＶ系の場合は、巻線数が減り、その高さも低く抑えることができる。この実施最良形態は装置容量が大きく、入力トランスの巻線を２分割した場合である。盤３７内の下部には巻線３８ａの中心線が水平状態となるように入力トランス３８を寝かせた状態で収納する。従来の入力トランスは自立させるために、逆さＴの字のように取付部を踏ん張った状態にする必要があり、この構造は入力トランス前側は配線等で有効に利用できるが、後側はデッドスペースになっていた。この実施最良形態による入力トランス３８は寝かせた状態とすることにより直方体に近くなり、収納スペースの効率が良い。又、入力トランス３８の二次側配線は、中継端子台を介さずにセル３９の端子に直接配線する。
【００１８】
盤３７内の入力トランス３８の上側には仕切板４０を水平に取り付け、仕切板４０の前端と盤３７との間には通気部４１を設ける。仕切板４０は、入力トランス３８をダクトに収納したような状態にするために設ける。又、仕切板４０には、入力トランス３８の巻線３８ａ内に風を導くように入力トランス３８の周囲を取り囲んで一つ又は複数の邪魔板４２を設ける。入力トランス３８は直方体に近いので、このような状態を容易に作り出すことができる。また、仕切板４０の後部側の上部側には盤３７の上端まで延びる風洞４３を設け、風洞４３の前面には３列３段のセル３９を寝かせた状態で横長に取り付ける。
【００１９】
風洞４３の上端（盤３７の上端でもある。）には、排気孔３７ａ，３７ｂを設けるとともに、この排気孔３７ａ，３７ｂにそれぞれ換気扇４４，４５を設け、かつ風洞４３のセル３９の取付部分に通気孔４３ａを設ける。又、仕切板４０の後部側に風洞４３と連通する通気孔４０ａを設け、盤３７の前面の下部に吸気孔３７ｃを設ける。
【００２０】
上記構成において、換気扇４４，４５を駆動すると、冷却風は盤３７の前面下部の吸気孔３７ｃから盤３７内に流入し、一方では仕切板４０と盤３７との間の通気部４１を通り、各セル３９の前面側から背面側に通流して各セル３９を冷却した後、風洞４３に設けられた通気孔４３ｂを通り、風洞４３内を通って排気孔３７ａ，３７ｂから排出される。又、他方では吸気孔３７ｃから盤３７内に流入した冷却風は邪魔板４２と入力トランス３８との間及び入力トランス３８の巻線３８ａ内を通り、巻線３８ａを含めて入力トランス３８を冷却した後、仕切板４０の後部側の通気孔４０ａを通って風洞４３内に入り、排気孔３７ａ，３７ｂから排出される。なお、図１（ｂ）の盤３７の内部の右下部分イは、冷却風が流れ難く淀む部分となるが、この部分は入力トランス３８の鉄心やトランス構造部品の近傍であるので、特に問題はない。
【００２１】
図２及び図３は列盤構成された高圧インバータ装置の各例を示し、何れの場合も図１に示した盤３７を二つと制御盤１１とから構成され、制御盤１１の位置が違うだけである。
【００２２】
上記した実施最良形態においては、盤３７内に入力トランス３８と各セル３９を収納したので、列盤数を減少させることができ、配線距離が短く、盤３７間の渡り線数が少なくなり、配線スペースが減少して、組立時間が短くなり、現地作業が容易となるとともに、装置が小形で安価となった。又、冷却風が入力トランス３８の周囲を通って仕切板４０の通気孔４０ａを通り、風洞４３から排気孔３７ａ，３７ｂを通って排出されるので、セル３９ばかりでなく、入力トランス３８も効果的に冷却され、入力トランス３８の小形化、低価格化も可能となる。さらに、仕切板４０に入力トランス３８の周囲を囲む邪魔板４２を設けたので、冷却風が入力トランス３８の巻線３８ａ内に流れ、巻線３８ａを効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施最良形態による高圧インバータ装置の盤の縦断正面図及び縦断側面図である。
【図２】実施最良形態による列盤構成した高圧インバータ装置の一例を示す縦断正面図である。
【図３】実施最良形態による列盤構成した高圧インバータ装置の他の一例を示す縦断正面図である。
【図４】従来の６ｋＶ系高圧インバータ装置の概略回路構成図である。
【図５】従来の列盤構成した６ｋＶ系高圧インバータ装置の縦断正面図である。
【図６】従来の列盤構成した他の６ｋＶ系高圧インバータ装置の縦断正面図である。
【図７】従来のセルの平面図、正面図及び側面図である。
【図８】従来の列盤構成した３ｋＶ系高圧インバータ装置の縦断左側面図、縦断正面図及び縦断右側面図である。
【図９】本出願人が提案した高圧インバータ装置の盤の縦断正面図及び縦断側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
５…コントローラ
６…光ケーブル
１１…制御盤
３７…盤
３７ａ，３７ｂ…排気孔
３７ｃ…吸気孔
３８…入力トランス
３８ａ…巻線
３９…セル
４０…仕切板
４０ａ，４３ａ…通気孔
４１…通気部
４２…邪魔板
４３…風洞
４４，４５…換気扇
【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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