(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ装置のスイッチング素子から発生する熱を冷却するためのフィンを外部から供給された液体の循環によって冷却するインバータ装置の結露防止システムにおいて、
前記スイッチング素子の発熱をインバータ装置の外部から供給された２次冷却液の循環により冷却する冷却フィンと、
前記冷却フィンに２次冷却液を循環させるための２次液冷却ポンプと、
前記冷却フィンから排出される冷却液の発熱を１次冷却液との間で熱交換する熱交換器と、
この１次冷却液を循環させるための１次液冷却ポンプと、
前記冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置、コンデンサ、電線で発生する熱を放熱するために、前記少なくとも制御装置、コンデンサ、電線よりも下方に配置され外気を取り込むための吸気口と、
前記吸気口から吸気した空気を外部に排出するための排気口と、
前記吸気口から吸気して前記排気口から排出する気流を発生させる冷却ファンと、
前記吸気口からの吸気を前記２次冷却液の循環により冷却する吸気冷却器と、
前記吸気冷却器に発生した結露水を前記インバータ装置の外部に排出する結露水排出装置とを具備したことを特徴とするインバータ装置の結露防止システム。
【請求項２】
前記吸気冷却器からの冷却風の気温を検出する第１の温度検出器と、
前記冷却フィンから排出される２次冷却水の液温度を検出する第２の温度検出器と、
前記２次液冷却ポンプから供給される２次冷却水を前記冷却フィンに流すとともに前記熱交換機にこの２次冷却水をバイパスするように弁の開度を調整可能な３方弁と、
第１の温度検出器により検出された冷却風の温度と第２の温度検出器により検出された冷却水の排出温度に基づいて、両者の温度差を設定範囲内になるように前記３方弁の開度を制御する３方弁制御回路とを具備したことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置の結露防止システム。
【請求項３】
前記冷却フィンは、前記吸気冷却器と一体化したことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置の結露防止システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置の結露防止システムに関し、特に、インバータ装置内のスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露を防止するインバータ装置の結露防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインバータ装置の一例として、図４に示すものが特許文献１に報告されている。
【０００３】
このインバータ装置は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ８の発熱をインバータ装置の外部から供給された液体の循環により冷却する冷却フィン２と、インバータ装置の冷却フィンの冷却液を循環するための２次液冷却ポンプ１３と、インバータ装置の冷却フィンからの冷却液の発熱を１次冷却液との間で熱交換する熱交換器１１と、この１次冷却液を循環させるための１冷却液ポンプ１２と、インバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置６、コンデンサ７、電線１４等で発生する熱を放熱するためのインバータ装置の外気を取り込むための吸気口５と、この吸気口から吸気した空気をインバータ装置の外部に排出するための排気口１０および冷却ファン９からなっていた。
【０００４】
従来のインバータ装置によれば、インバータ装置で発生する発熱を冷却するために、冷却フィン２は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ８を冷却フィンに物理的に接触させることによってＩＧＢＴ８のスイッチングにより発生する熱を冷却している。
【０００５】
また、冷却フィン２は、インバータ装置の外部から供給された２次冷却液の循環により冷却フィンの冷却を行なう。２次側液冷却ポンプ１３はインバータ装置の冷却フィンに供給する２次冷却液を循環する。熱交換器１１は、インバータ装置の冷却フィン２からの２次冷却液の熱を１次冷却液との間で熱交換する。１次側冷却ポンプ１２は、１次冷却液を循環させ外部に熱を廃熱する。吸気口５は、インバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置６、コンデンサ７、電線１４等で発生する熱を放熱するためインバータ装置の外気を取り込む。排気口１０および冷却ファン９は、この吸気口５から吸気した空気を制御装置６、コンデンサ７、電線１４に流して冷却した後の空気をインバータ装置の外部に排気する。
【特許文献１】特開平９−１０７６８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のインバータ装置にあっては、次のような問題があった。
【０００７】
主回路素子であるＩＧＢＴ８の発熱は冷却フィン２で冷却される。一方、インバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置６、コンデンサ７、電線１４等で発生する熱については、容量の大きいインバータ装置においては無視することができず、空気冷却がない閉構造にするとインバータ装置内の盤内温度が上昇するが、一般にインバータ装置内に使われているコンデンサや電子部品についてはアレニウスの法則に従い温度が高いと故障発生率が加速する。
【０００８】
このため、インバータ装置の冷却フィン以外で発熱する熱についても放熱する必要がある。この部分の冷却は、インバータ装置の外部から空気を供給して冷却する方式が一般的に使われている。
【０００９】
このインバータ装置において、冷却フィン２の温度が低く吸気口５から吸気が高い状態でかつ吸気口５の吸気が高温度の場合は冷却フィン２に結露が発生する。インバータ装置の冷却フィンのスイッチング素子部分については印加される電圧が高いため結露が発生すると、絶縁抵抗が低下したり主回路素子であるＩＧＢＴ８に短絡が発生するといった問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、インバータ装置の内部に設けられたスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露を防止をすることができるインバータ装置の結露防止システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、インバータ装置のスイッチング素子から発生する熱を冷却するためのフィンを外部から供給された液体の循環によって冷却するインバータ装置の結露防止システムにおいて、前記スイッチング素子の発熱をインバータ装置の外部から供給された２次冷却液の循環により冷却する冷却フィンと、前記冷却フィンに２次冷却液を循環させるための２次液冷却ポンプと、前記冷却フィンから排出される冷却液の発熱を１次冷却液との間で熱交換する熱交換器と、この１次冷却液を循環させるための１次液冷却ポンプと、前記冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置、コンデンサ、電線で発生する熱を放熱するために、前記少なくとも制御装置、コンデンサ、電線よりも下方に配置され外気を取り込むための吸気口と、前記吸気口から吸気した空気を外部に排出するための排気口と、前記吸気口から吸気して前記排気口から排出する気流を発生させる冷却ファンと、前記吸気口からの吸気を前記２次冷却液の循環により冷却する吸気冷却器と、前記吸気冷却器に発生した結露水を前記インバータ装置の外部に排出する結露水排出装置とを具備したことを要旨とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記吸気冷却器からの冷却風の気温を検出する第１の温度検出器と、前記冷却フィンから排出される２次冷却水の液温度を検出する第２の温度検出器と、前記２次液冷却ポンプから供給される２次冷却水を前記冷却フィンに流すとともに前記熱交換機にこの２次冷却水をバイパスするように弁の開度を調整可能な３方弁と、第１の温度検出器により検出された冷却風の温度と第２の温度検出器により検出された冷却水の排出温度に基づいて、両者の温度差を設定範囲内になるように前記３方弁の開度を制御する３方弁制御回路とを具備したことを要旨とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、前記冷却フィンは、前記吸気冷却器と一体化したことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の本発明によれば、インバータ装置の外気を取り込むための吸気口をインバータ装置の外部からの吸気を冷却する吸気冷却器にて冷却する。この冷却器で冷却した空気によってインバータ装置の内部の各装置を冷却する。また、吸気冷却器で発生した結露水をインバータ装置の外部に排出することによって、インバータ装置の内部のスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露防止をすることができる。
【００１５】
請求項２記載の本発明によれば、吸気冷却器の出力の空気温度と、スイッチング素子を冷却する冷却フィンの出力の液温から、３方弁にて冷却フィンへ供給される冷却液の量を可変することで冷却フィンの温度と吸気冷却器の差を設定値に合うように制御し、インバータ装置の内部のスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露の発生を精度良く防止することができる。
【００１６】
請求項３記載の本発明によれば、スイッチング素子の発熱をインバータ装置の外部から供給された液体の循環により冷却する冷却フィンとインバータ装置の外部からの吸気を冷却する吸気冷却器と一体化した冷却フィンにより吸気冷却の空気を冷却し、この冷却後の空気にてインバータ装置の内部の各装置を冷却する。インバータ装置の内部のスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露防止をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
［実施例１］  
図１は第１の実施の形態に係るインバータ装置の結露防止システムの構成を示す図である。
【００１９】
このインバータ装置１は、図１に示すように、スイッチング素子であるＩＧＢＴ８の発熱をインバータ装置の外部から供給された液体の循環により冷却する冷却フィン２と、インバータ装置の冷却フィンの冷却液を循環するための２次液冷却ポンプ１３と、インバータ装置の冷却フィンからの冷却液の発熱を１次冷却液との間で熱交換する熱交換器１１と、この１次冷却液を循環させるための１冷却液ポンプ１２と、インバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置６、コンデンサ７、電線１４等で発生する熱を放熱するためのインバータ装置の外気を取り込むための吸気口５と、この吸気口から吸気した空気をインバータ装置の外部に排出するための排気口１０および冷却ファン９に加えて、インバータ装置１の外部からの吸気を冷却する吸気冷却器３と、この吸気冷却器３に発生した結露水をインバータ装置１の外部に排出する結露水排出装置４とからなっている。
【００２０】
特に、吸気冷却器３は、吸気口５の吸気を冷却した空気をインバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置６、コンデンサ７、電線１４に送風して冷却する。また、吸気冷却器３は、インバータ装置１の外部から供給された２次冷却液の循環により吸気冷却器３自身を冷却する。結露水排出装置４は、吸気冷却器３で発生した結露水を外部に排出する。
【００２１】
以下、図１を参照して、インバータ装置の結露防止システムに関する詳細な動作について説明する。
【００２２】
インバータ装置１で発生する発熱を冷却するために、冷却フィン２は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ８を冷却フィンに物理的に接触させることによってＩＧＢＴ８のスイッチングにより発生する熱を冷却する。また、冷却フィン２は、インバータ装置の外部から供給された２次冷却液の循環により冷却フィン２自身を冷却する。２次側液冷却ポンプ１３はインバータ装置１の冷却フィンに供給する２次冷却液を循環する。熱交換器１１は、インバータ装置１の冷却フィン２からの２次冷却液を循環させ外部に熱を廃熱する。吸気口５は、インバータ装置の外気を取り込む。
【００２３】
吸気冷却器３は、吸気口５の吸気を冷却した空気をインバータ装置内の冷却フィンの上方向を除く位置に配置された少なくとも制御装置６、コンデンサ７、電線１４に送風することで冷却する。また、吸気冷却器３は、インバータ装置１の外部から供給された２次冷却液の循環により吸気冷却器３自身を冷却する。結露水排出装置４は、吸気冷却器３で発生した結露水を外部に排出する。
【００２４】
排気口１０および冷却ファン９は、制御装置６、コンデンサ７、電線１４を空気で冷却した後の空気をインバータ装置１の外部に排気する。
【００２５】
本実施例によれば、インバータ装置１に外気を取り込むための吸気口５をインバータ装置１の外部からの吸気を冷却する吸気冷却器３によって冷却する。この吸気冷却器３で冷却した空気によってインバータ装置１の内部の各装置を冷却する。また、吸気冷却器３で発生した結露水をインバータ装置１の外部に排出することによって、インバータ装置１の内部のＩＧＢＴ８（スイッチング素子）を冷却する冷却フィン２に発生する結露を防止をすることができる。
【００２６】
［実施例２］  
図２は第２の実施の形態に係るインバータ装置の結露防止システムの構成を示す図である。
【００２７】
実施例２の特徴は、実施例１に示す装置に対して、３方弁制御回路１４、温度検出器１５ａ、温度検出器１５ｂ、３方弁１７を設けられたことにある。
【００２８】
温度検出器１５ｂは吸気冷却器３で冷却された空気温度を検出する。温度検出器１５ａはスイッチング素子であるＩＧＢＴ８を冷却した後の冷却フィン２の液温度を検出する。３方弁制御回路１４は、温度検出器１５ａと温度検出器１５ｂの温度差が設定値になるように、温度検出器１５ａ、温度検出器１５ｂで検出された両者の温度から減算器で温度差を求め、さらにこの温度差を減算器に入力して設定値で減算した結果値を積分器Ｐｌに入力してこの出力を３方弁１７の開度信号として出力する。３方弁１７は、３方弁制御回路１４からの制御信号に従って内部に設けられた弁の開度が調整され、３方弁１７から冷却フィン２へ供給される冷却液の量と、熱交換機１１へ供給される冷却液の量とが可変される。
【００２９】
本実施例によれば、吸気冷却器３の出力の空気温度と、ＩＧＢＴ８（スイッチング素子）を冷却する冷却フィン２の出力側の液温から、３方弁１７にて冷却フィンへ供給される冷却液の量を可変することで、冷却フィン２の冷却風の温度と吸気冷却器３の２次冷却液の温度との温度差が設定温度値になるように３方弁１７の弁の開度を制御するので、インバータ装置１の内部のＩＧＢＴ８を冷却する冷却フィン２に発生する結露発生を精度良く防止することができる。
【００３０】
［実施例３］  
図３は第３の実施の形態に係るインバータ装置の結露防止システムの構成を示す図である。
【００３１】
実施例３の特徴は、実施例１に示す装置に対して、図３に示すように、冷却フィン２ａ、吸気口５、排気口１０のそれぞれの位置を変更したことにある。
【００３２】
冷却フィン２と吸気冷却器を一体化して冷却フィン２ａとする。インバータ装置で発生する発熱を冷却するために、冷却フィン２ａは、スイッチング素子であるＩＧＢＴ８を冷却フィンに物理的に接触させることによってＩＧＢＴ８のスイッチングにより発生する熱を冷却する。
【００３３】
また、冷却フィン２ａは、インバータ装置外部から供給された２次冷却液の循環により冷却フィン２ａ自身を冷却する。
【００３４】
さらに、冷却フィン２ａは、吸気口５からの外気を冷却する。２次側液冷却ポンプ１３はインバータ装置の冷却フィン２ａに供給する２次冷却液を循環する。熱交換器１１は、インバータ装置の冷却フィン２ａからの２次冷却液の熱を１次冷却液との間で熱交換する。１次側冷却ポンプ１２は、１次冷却液を循環させ外部に熱を廃熱する。
【００３５】
吸気口５は、インバータ装置の外気を取り込む。排気口１０および冷却ファン９は、制御装置６、コンデンサ７、電線１４を空気で冷却した後の空気をインバータ装置の外部に排気する。結露排出装置４は、冷却フィン１２ａで発生した結露水を外部に排出する。
【００３６】
本実施例によれば、ＩＧＢＴ８（スイッチング素子）の発熱をインバータ装置１の外部から供給された液体の循環により冷却する冷却フィン２とインバータ装置１の外部からの吸気を冷却する吸気冷却器３と一体化した冷却フィン９により吸気冷却の空気を冷却し、この冷却後の空気によってインバータ装置１の内部の各装置を冷却する。インバータ装置１の内部のＩＧＢＴ８を冷却する冷却フィン２に発生する結露を防止をすることができる。
【００３７】
以上のように、実施例１〜３によれば、インバータ装置の内部のスイッチング素子を冷却するフィンに発生する結露を防止をすることで、フィンの結露により発生する絶縁不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例２の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例３の形態を示すブロック図である。
【図４】従来のインバータ装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    インバータ装置
２    冷却フィン
２ａ    冷却フィン
３    吸気冷却器
４    結露水排出器
５    吸気口
６    制御装置
７    コンデンサ
８    ＩＧＢＴ
９    冷却フィン
１０    排気口
１１    熱交換器
１２    １次冷却ポンプ
１３    ２次冷却ポンプ
【図１】
0004819457.tif 000002
【図２】
0004819457.tif 000003
【図３】
0004819457.tif 000004
【図４】
0004819457.tif 000005