(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元に配列される多数の電力変換装置と、
圧縮空気を発生させる圧縮機と、
前記圧縮機から提供される圧縮空気を基に低温空気を発生させるボルテックスチューブと、
多数の前記電力変換装置と対応するように多数で備えられ、前記ボルテックスチューブから発生する低温空気をそれぞれの前記電力変換装置に流入させるように前記ボルテックスチューブとそれぞれの前記電力変換装置との間に設けられる多数の弁と、
それぞれの前記電力変換装置の内部の温度を測定するように多数の前記電力変換装置のそれぞれに設けられる温度センサと、
前記温度センサにより測定された温度に基づいて、前記ボルテックスチューブを用いて前記電力変換装置内に低温空気を供給すべきか否かを判断し、判断結果に応じて前記弁を制御する制御部と、を含む、２次元配列電力変換装置用冷却システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記温度センサにより測定された温度と予め設定された設定温度とを比較して、前記温度センサにより測定された温度が前記設定温度を超える場合、前記弁に弁開放信号を送信し、
前記温度センサにより測定された温度が前記設定温度を超えない場合、前記弁に弁閉鎖信号を送信する、請求項１に記載の２次元配列電力変換装置用冷却システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記温度センサにより測定された温度が前記設定温度を超える場合、前記温度センサにより測定された温度が前記設定温度を超えた程度に応じて前記弁の開放程度を調節するように前記弁を制御する、請求項２に記載の２次元配列電力変換装置用冷却システム。
【請求項４】
前記温度センサは、
前記電力変換装置のケースに隣接して設けられ、前記ケースの温度を測定する第１の温度センサと、
前記電力変換装置の内部に位置する電力変換用半導体素子に隣接して設けられ、前記電力変換用半導体素子の温度を測定する第２の温度センサと、を含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の２次元配列電力変換装置用冷却システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記ケース及び前記電力変換用半導体素子のそれぞれの適正温度として第１の設定温度及び第２の設定温度を予め設定し、
前記第１の温度センサにより測定された温度が前記第１の設定温度を超える場合、または前記第２の温度センサにより測定された温度が前記第２の設定温度を超える場合、前記弁に弁開放信号を送信する、請求項４に記載の２次元配列電力変換装置用冷却システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記ケース及び前記電力変換用半導体素子のそれぞれの適正温度として第１の設定温度及び第２の設定温度を予め設定し、
前記第１の温度センサにより測定された温度及び前記第２の温度センサにより測定された温度が前記第１及び第２の設定温度を超えない場合、前記弁に弁閉鎖信号を送信する、請求項４に記載の２次元配列電力変換装置用冷却システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記温度センサと前記弁とのマッチング情報を格納しており、低温空気を供給するべきか否かを判断した後、低温空気の供給判断に用いられた温度センサに対応する弁を前記マッチング情報に基づいて選択し、選択された弁の開放または閉鎖を制御する、請求項１〜３の何れか一項に記載の２次元配列電力変換装置用冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システムに関し、より詳細には、ボルテックスチューブを適用して、２次元に配列された電力変換装置を安定して冷却させることができるように構成された２次元配列電力変換装置用冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業現場で用いられるモータ駆動用インバータ、太陽光インバータ、エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）などの装置は電力変換装置であって、駆動時に熱を発生させる。
【０００３】
このように電力変換装置の駆動時に発生する熱は、装置の性能低下、寿命減少、動作停止などを招くため、装置を効率的に冷却させるためのシステムの開発が要求されつつある状況である。
【０００４】
したがって、電力変換装置を冷却させるための様々な冷却装置が備えられており、冷却装置は送風式と水冷式とに大別される。
【０００５】
この際、送風式は、電力変換装置から発生した熱をファン（Ｆａｎ）を用いて強制的に放熱させる方法であって、強制空冷式冷却方法ともいう。送風式は、ファンを駆動させ、冷却フィンの間に空気を循環させることで電力変換装置の温度を適正温度に維持させる方法である。
【０００６】
一般的な電力変換装置、例えば、インバータは、送風を用いた冷却のために、電力変換装置の内部の下部に多数の冷却フィンが位置し、電力変換装置の外形をなすケースの上面に多数のファンが位置する。
【０００７】
したがって、電力変換装置の動作時に発生した熱が、ファンの動作によって上部に移動し、ファンを介して外部に放熱される。
【０００８】
このように、従来は、ファンを用いた送風方式により電力変換装置を冷却させていたため、電力変換装置を左右１次元に配置することは可能であったが、上下２次元に配置することは不可能であった。したがって、従来は、電力変換装置を設けるための空間の活用が制約されるしかなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、ボルテックスチューブを適用して、２次元に配列された電力変換装置を安定して冷却させることができるように構成された２次元配列電力変換装置用冷却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】
【００１０】
上記のような目的を達成するための本発明の一側面による２次元配列電力変換装置用冷却システムは、圧縮空気を発生させる圧縮機と、電力変換装置にそれぞれ設けられ、前記圧縮機から提供される圧縮空気を基に低温空気を発生させるボルテックスチューブと、前記圧縮機と前記ボルテックスチューブとの間に設けられる弁と、前記電力変換装置内に設けられ、前記電力変換装置の内部の温度を測定する温度センサと、前記温度センサにより測定された温度に基づいて、前記ボルテックスチューブを用いて前記電力変換装置内に低温空気を供給すべきか否かを判断し、判断結果に応じて前記弁を制御する制御部と、を含む。
【００１１】
前記制御部は、前記温度センサにより測定された温度と予め設定された設定温度とを比較して、前記設定温度を超える場合には前記弁に弁開放信号を送信し、前記設定温度を超えない場合には前記弁に弁閉鎖信号を送信する。
【００１２】
前記温度センサは、前記電力変換装置のケースの内部に隣接して設けられ、前記ケースの温度を測定する第１の温度センサ、及び前記電力変換装置の内部に位置する電力変換用半導体素子に隣接して設けられ、前記電力変換用半導体素子の温度を測定する第２の温度センサの少なくとも一つを含む。
【００１３】
前記制御部は、前記第１の温度センサにより測定された温度が第１の設定温度を超える場合、または前記第２の温度により測定された温度が第２の設定温度を超える場合、前記弁に弁開放信号を送信する。
【００１４】
前記制御部は、前記第１の温度センサにより測定された温度及び前記第２の温度センサにより測定された温度が前記第１及び第２の設定温度を超えない場合、前記弁に弁閉鎖信号を送信する。
【００１５】
前記ボルテックスチューブは、前記電力変換装置のケース側に設けられて低温空気を供給する第１のボルテックスチューブと、前記電力変換装置の電力変換用半導体素子側に設けられて低温空気を供給する第２のボルテックスチューブと、を含む。
【００１６】
前記制御部は、前記温度センサと前記弁とのマッチング情報を格納しており、低温空気を供給すべきか否かを判断した後、低温空気の供給判断に用いられた温度センサに対応する弁を前記マッチング情報に基づいて選択し、選択された弁の開放または閉鎖を制御する。
【００１７】
前記制御部は、前記温度センサにより測定された温度が予め設定された範囲を超える場合、その超過程度に応じて弁の開放程度を調節するように制御する。
【発明の効果】
【００１８】
上記のような本発明によると、ボルテックスチューブを用いた冷却システムを電力変換装置の冷却に適用することで、ファンレス（ｆａｎｌｅｓｓ）電力変換装置の設計が可能である。
【００１９】
したがって、電力変換装置を左右だけでなく、上下に配置することもできるため、電力変換装置の設置空間を減らすことができる。
【００２０】
また、ファンの取り替えにかかるコストを低減することができ、ボルテックスチューブの半永久的な耐久性により、メンテナンスコストが持続的に減少する効果がある。
【００２１】
また、本発明の冷却システムを適用する場合、電力変換装置のケースを密閉型に製作することができて、防塵性能を確保するとともに、防爆性能も確保することができるため、多様な環境に適用可能である。
【００２２】
また、冷却空気の温度が低くて、冷却フィンの体積及び個数を減らすことができるため、電力変換装置の体積及び重量を減少させることができる。
【００２３】
また、電力変換装置のケースを密閉型に製作可能であり、且つファンレス製作が可能であるため、騒音性能が向上して低騒音電力変換装置の設計が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムの構成を示した図である。
【図２】本発明の実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムに適用される電力変換装置の内部構成を示した図である。
【図３】本発明の実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムの変形例を示した図である。
【図４】本発明の実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムの動作順序を示したフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムの構成を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施例を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施例は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を示す。
【００２６】
本発明を説明するにあたり、公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明の実施例においての機能を考慮して定義された用語であり、これは使用者、運用者の意図または慣例などによって変わり得る。従って、その定義は本明細書の全体における内容を基に下すべきであろう。
【００２７】
以下、本発明の実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムの構成及び動作について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の第１実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムの構成を示した図面である。
【００２９】
図２は本発明の第１実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムが適用される電力変換装置の内部構成を示した図面である。
【００３０】
図１及び図２を参照すると、本発明の第１実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システム１００（以下、「冷却システム」）は、２次元に配列される多数の電力変換装置１１０と、温度センサ１２０と、圧縮機１３０と、弁１４０と、ボルテックスチューブ１５０と、制御部１６０と、を含む。但し、前記冷却システム１００の構成がこれに限定されるものではない。
【００３１】
本発明による冷却システム１００は多数の電力変換装置１１０を含み、前記多数の電力変換装置１１０は２次元に配列されている。本実施例では、６個の電力変換装置１１０が［２×３］の構造に配列されていることを例としている。但し、これは一実施例にすぎず、多数の電力変換装置が様々な構造に配列されることができることは勿論である。
【００３２】
前記電力変換装置１１０は使用する場所に応じて電力の形態を変換する装置であって、電力の電流、電圧、周波数などを変換することができる。例えば、電力変換装置１１０は、モータ駆動用インバータ、太陽光インバータ、エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）、コンバータなどであることができる。
【００３３】
この際、前記電力変換装置１１０は、ケース１１１内に設けられる冷却フィン１１２と、電力変換用半導体素子１１３と、を含み、前記ケース１１１は密閉型に形成される。
【００３４】
すなわち、従来の電力変換装置はファンを含む構造であるため開放型であったが、本発明による電力変換装置１１０は密閉型に製作される。
【００３５】
前記冷却フィン１１２は前記電力変換装置１１０内において最下地点に位置し、前記電力変換用半導体素子１１３は冷却フィン１１２の上側に位置することができるが、これに限定されるものではない。
【００３６】
また、多数の電力変換用半導体素子１１３が電力変換装置１１０内に位置することができるが、本実施例では、４個の電力変換用半導体素子１１３が電力変換装置１１０に含まれることを例としている。但し、電力変換装置１１０に含まれる電力変換用半導体素子１１３の個数は多様に設定されることができる。
【００３７】
前記温度センサ１２０は多数の電力変換装置１１０内にそれぞれ設けられ、電力変換装置１１０内の温度を測定して制御部１６０に提供する。
【００３８】
この際、前記温度センサ１２０は、電力変換装置１１０の内部の温度を測定するためにケース１１１に隣接して設けられる第１の温度センサ１２１と、電力変換用半導体素子１１３に隣接して設けられる第２の温度センサ１２２と、で構成されることができる。
【００３９】
特に、前記第１の温度センサ１２１は、電力変換装置１１０のケース１１１に設けられ、前記ケース１１１の温度を測定することができる。前記第２の温度センサ１２２は、電力変換用半導体素子１１３に設けられ、電力変換用半導体素子１１３の温度を測定することができる。
【００４０】
前記圧縮機１３０は、圧縮空気をボルテックスチューブ１５０に供給するために備えられるものであって、圧縮空気の温度及び圧力によって、ボルテックスチューブ１５０から発生する低温空気及び高温空気の温度が変わり得る。
【００４１】
したがって、前記圧縮機１３０により供給される圧縮空気の温度及び圧力は、冷却システム１００の用途、設置環境に応じて適宜選択されることができる。
【００４２】
例えば、前記圧縮機１３０は、圧縮空気を発生させるポンプと、ポンプにより発生した圧縮空気を貯蔵する圧力タンクと、で構成されることができるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
前記弁１４０は、圧縮機１３０とボルテックスチューブ１５０との間に設けられ、制御部１６０の制御によって開放または閉鎖されて圧縮空気の流れを制御する。
【００４４】
すなわち、前記弁１４０は、制御部１６０の制御によって開放され、圧縮機１３０から提供される圧縮空気がボルテックスチューブ１５０に供給されるようにする。または、前記弁１４０は、制御部１６０の制御によって閉鎖され、圧縮機１３０から提供される圧縮空気がボルテックスチューブ１５０に供給されることを遮断する。
【００４５】
この際、前記圧縮機１３０とボルテックスチューブ１５０とは配管により連結されており、前記弁１４０は配管上に設けられることができる。
【００４６】
一方、前記弁１４０が１個備えられる場合、１個の弁を介して全てのボルテックスチューブ１５０に圧縮空気が供給されるため、冷却が不要な電力変換装置のボルテックスチューブにも圧縮空気が供給され得る。
【００４７】
したがって、前記弁１４０は、多数の電力変換装置１１０に備えられるボルテックスチューブ１５０と一対一に対応付けられて備えられることが好ましい。
【００４８】
もちろん、このように多数の弁１４０が備えられる場合には、多数の弁１４０と多数のボルテックスチューブ１５０とをそれぞれ連結する多数の配管が設けられる。
【００４９】
前記ボルテックスチューブ１５０は、Ｒａｎｑｕｅ‐Ｈｉｌｓｃｈ  ｖｏｒｔｅｘ  ｔｕｂｅとも呼ばれるものであって、圧縮機１３０から供給される圧縮空気を分離して高温空気と低温空気を発生させる。
【００５０】
この際、本発明による冷却システム１００では、前記ボルテックスチューブ１５０が多数の電力変換装置１１０のそれぞれに設けられており、本実施例では電力変換装置１１０のそれぞれに１つのボルテックスチューブ１５０が設けられることを例としているが、これに限定されるものではない。
【００５１】
前記ボルテックスチューブ１５０の具体的な形状及び設計についての諸事項は、使用目的及び設置環境に応じて当業者が適宜選択できるものであり、既に公知された様々なボルテックスチューブから選択されることができる。
【００５２】
前記ボルテックスチューブ１５０から発生した低温空気は、電力変換装置１１０の内部に供給されて電力変換装置１１０の温度を低くする役割をする。
【００５３】
特に、前記ボルテックスチューブ１５０は、電力変換装置１１０のケース１１１と電力変換用半導体素子１１３の温度を低くするに適切な位置に配置される。
【００５４】
一方、本発明の実施例では、１つのボルテックスチューブ１５０が多数の電力変換装置１１０にそれぞれ設けられることを例としているが、多数のボルテックスチューブ１５０が１つの電力変換装置１１０に設けられてもよい。
【００５５】
図３は本発明の実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムの変形例を示した図面である。
【００５６】
図３を参照すると、多数の電力変換装置１１０のそれぞれは多数のボルテックスチューブ１５０を含むことができる。ここでは、図１及び図２を参照して上述した本発明の実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムと重複される説明は省略する。
【００５７】
図３は、それぞれの電力変換装置１１０に２つのボルテックスチューブ１５０が設けられたことを示しているが、これに限定されるものではなく、それぞれの電力変換装置１１０には３つ以上のボルテックスチューブが設けられてもよい。以下、それぞれの電力変換装置１１０に２つのボルテックスチューブ１５０が設けられた場合を例として説明する。
【００５８】
２つのボルテックスチューブ１５０は、第１のボルテックスチューブ１５１と、第２のボルテックスチューブ１５２と、を含むことができる。第１のボルテックスチューブ１５１は、第１のボルテックスチューブ１５１から発生した低温空気がケース１１１に向くように設けられることができる。第２のボルテックスチューブ１５２は、電力変換用半導体素子１１３の温度を低くすることができるように電力変換用半導体素子１１３と隣接して設けられることができる。このように、多数のボルテックスチューブ１５０が１つの電力変換装置１１０に設けられる場合、ボルテックスチューブ１５０が増加するに伴って弁１４０の数も増加することはいうまでもない。
【００５９】
前記制御部１６０は、温度センサ１２０により測定された温度を受信し、受信した温度に基づいて、ボルテックスチューブ１５０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給すべきか否かを判断する。
【００６０】
すなわち、前記制御部１６０は、第１の温度センサ１２１により測定された温度（「第１の温度」）と、予め設定された第１の設定温度とを比較する。ここで、第１の設定温度とは、電力変換装置のケース１１１の適正温度を意味し、所定範囲値を有することができる。
【００６１】
第１の温度と第１の設定温度の比較結果、第１の温度が第１の設定温度を超える場合、制御部１６０は、第１のボルテックスチューブ１５１を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給すべきであると判断する。
【００６２】
また、前記制御部１６０は、第２の温度センサ１２２により測定された温度（「第２の温度」）と、予め設定された第２の設定温度とを比較する。ここで、第２の設定温度とは、電力変換用半導体素子１１３の適正温度を意味し、所定程範囲値を有することができる。
【００６３】
第２の温度と第２の設定温度の比較結果、第２の温度が第２の設定温度を超える場合、制御部１６０は、第２のボルテックスチューブ１５２を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給すべきであると判断する。
【００６４】
この際、前記第１及び第２の設定温度は、適用システム、設置環境などを考慮して当業者により設定されることができる。例えば、第１の設定温度は８０℃〜１００℃の範囲で設定されることができ、第２の設定温度は１００℃〜１２０℃の範囲で設定されることができる。
【００６５】
また、前記制御部１６０は、多数の電力変換装置１１０にそれぞれ設けられている温度センサ１２０により測定された温度に基づいて判断された、低温空気を供給有無に基づいて弁１４０をそれぞれ制御する。
【００６６】
すなわち、前記制御部１６０は、温度センサ１２０と弁１４０とのマッチング情報を格納しており、温度センサ１２０により測定された温度に基づいて、低温空気を供給すべきか否かを判断する。制御部１６０は、判断結果に応じて、マッチング情報を参照して、低温空気の供給有無の判断に用いられた温度センサ１２０とマッチングされる弁１４０を制御する。
【００６７】
一方、前記制御部１６０は、ボルテックスチューブ１５０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給すべきであると判断した場合、弁１４０に弁開放信号を送信する。
【００６８】
したがって、前記弁１４０は制御部１６０の弁開放信号を受信することにより開放される。これにより、圧縮機１３０から提供される圧縮空気が弁１４０を経てボルテックスチューブ１５０に供給される。
【００６９】
この際、ボルテックスチューブ１５０により供給される低温空気の流量は弁によって調節されることができる。温度センサ１２０により検知された温度が予め設定された温度範囲より高いと判断されて、弁１４０が開放されるように制御する場合、制御部１６０は、弁１４０の開放程度を制御することで流量を調節することができる。この際、流入される空気の流量は、温度センサ１２０により検知された温度が予め設定された温度を超えた程度に応じて予め設定されることができる。例えば、温度センサ１２０により検知された温度が、予め設定された温度を１℃〜１０℃超えた場合の流量、及び温度センサ１２０により検知された温度が、予め設定された温度を１１℃〜２０℃超えた場合の流量を予め設定することができる。制御部１６０は、温度センサ１２０により検知された温度が予め設定された温度を超えた程度に応じて、設定された流量が流入されるように弁１４０を制御する。
【００７０】
これに対し、前記制御部１６０は、第１の温度センサ１２１により測定された温度が第１の設定温度を超えないと（第１の設定温度以下であると）、第１のボルテックスチューブ１５１を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給しなくてもよいと判断する。
【００７１】
また、前記制御部１６０は、第２の温度センサ１２２により測定された温度が第２の設定温度を超えないと（第２の設定温度以下であると）、第２のボルテックスチューブ１５２を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給しなくてもよいと判断する。
【００７２】
この際、前記制御部１６０は、ボルテックスチューブ１５０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給しなくてもよいと判断した場合、弁１４０に弁閉鎖信号を送信する。
【００７３】
したがって、前記弁１４０は制御部１６０の弁閉鎖信号を受信することにより閉鎖される。これにより、圧縮機１３０から提供される圧縮空気が弁１４０により遮断され、ボルテックスチューブ１５０に供給されない。
【００７４】
一方、本実施例では、前記制御部１６０が、第１及び第２の温度センサ１２１、１２２により測定された温度に基づいて、ボルテックスチューブ１５０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給すべきか否かを判断することを例として説明した。
【００７５】
しかし、第１及び第２の温度センサ１２１、１２２のうち一つの温度センサのみが設けられる場合にも、本発明が同様に適用可能であることは勿論である。
【００７６】
すなわち、前記冷却システム１００が第１の温度センサ１２１のみを備える場合、制御部１６０は、第１の温度センサ１２１により測定された温度のみに基づいて、ボルテックスチューブ１５０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給すべきか否かを判断する。
【００７７】
同様に、前記冷却システム１００が第２の温度センサ１２２のみを備える場合、制御部１６０は、第２の温度センサ１２２により測定された温度のみに基づいて、ボルテックスチューブ１５０を用いて電力変換装置１１０に低温空気を供給すべきか否かを判断する。
【００７８】
したがって、ボルテックスチューブ１５０を用いた冷却システムにより電力変換装置１１０を冷却させる場合、電力変換装置１１０はファン（ｆａｎ）を備えなくてもよい。これにより、電力変換装置１１０を左右だけでなく、上下に配置することもできるため、電力変換装置の設置空間を減らすことができる。
【００７９】
すなわち、従来の場合は、ファンにより生成される空気の流れのため、電力変換装置を上下に配置することができなかった。ファンの駆動によって、電力変換装置の下部から流入された空気が電力変換装置の上部に流出されるため、電力変換装置の上部に他の電力変換装置を配置することができなかった。
【００８０】
本実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムは、ファンを備えないため、多数の電力変換装置を２次元に配列することができる。
【００８１】
以上、本発明の実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムの構成について説明した。以下では、添付図面を参照して２次元配列電力変換装置用冷却システムの動作について具体的に説明する。
【００８２】
図４は本発明の実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムの動作順序を示したフローチャートである。
【００８３】
図４を参照して、本発明の実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムの動作を説明する。ここで、電力変換装置用冷却システム１００が駆動され、温度センサ１２０及び圧縮機１３０が正常に動作していると仮定する。また、温度センサ１２０が第１及び第２の温度センサ１２１、１２２で構成されていると仮定する。この際、第１の温度センサ１２１が冷却フィン１１２に隣接して設けられていると仮定し、第２の温度センサ１２２が電力変換用半導体素子１１３に隣接して設けられていると仮定する。
【００８４】
図４を参照すると、制御部１６０は、第１及び第２の温度センサ１２１、１２２によりそれぞれ測定された第１及び第２の温度を受信する（Ｓ３１０）。制御部１６０は、受信した第１及び第２の温度と第１及び第２の設定温度とを比較して、第１及び第２の温度が第１及び第２の設定温度を超えるか否かを判断する（Ｓ３２０）。
【００８５】
もし、ステップＳ３２０による判断結果、受信した第１または第２の温度が第１または第２の設定温度を超える場合（Ｓ３２０‐Ｙｅｓ）、制御部１６０は弁１４０に弁開放信号を送信する（Ｓ３３０）。ステップＳ３２０による判断結果、受信した第１及び第２の温度が第１及び第２の設定温度を超えない場合（Ｓ３２０‐Ｎｏ）、制御部１６０は弁１４０に弁閉鎖信号を送信する（Ｓ３４０）。
【００８６】
この際、ステップＳ３３０によって弁１４０が弁開放信号を受信すると、弁１４０が開放され、圧縮空気がボルテックスチューブ１５０に供給されて（Ｓ３５０）、ボルテックスチューブ１５０が低温空気を電力変換装置１１０に供給する（Ｓ３６０）。
【００８７】
これに対し、ステップＳ３４０によって弁１４０が弁閉鎖信号を受信すると、弁１４０が閉鎖され、圧縮空気がボルテックスチューブ１５０に供給されることが遮断されて（Ｓ３７０）、ボルテックスチューブ１５０が低温空気を電力変換装置１１０に供給することが遮断される（Ｓ３８０）。
【００８８】
一方、ステップＳ３３０によって弁開放信号を送信する場合や、ステップＳ３４０によって弁閉鎖信号を送信する場合、制御部１６０は、第１の温度または第２の温度を送信した温度センサ１２０とマッチングされる弁１４０に弁開放信号または弁閉鎖信号を送信する。
【００８９】
この際、前記制御部１６０は、温度センサ１２０と弁１４０とのマッチング情報に基づいて、温度センサ１２０とマッチングされる弁１４０を選択することができる。
【００９０】
図５は本発明の第２実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システムの構成を示した図面である。
【００９１】
図５を参照すると、本発明の第２実施例による２次元配列電力変換装置用冷却システム２００は、２次元に配列される多数の電力変換装置２１０と、温度センサ２２０と、圧縮機２３０と、弁２４０と、ボルテックスチューブ２５０と、制御部２６０と、を含む。但し、前記冷却システム２００の構成がこれに限定されるものではない。
【００９２】
第１実施例では、多数の電力変換装置のそれぞれにボルテックスチューブが形成されていた。これに対し、第２実施例では、１つのボルテックスチューブ２５０が電力変換装置の外部に設けられており、ボルテックスチューブ２５０と多数の電力変換装置２１０との間に多数の弁２４０が設けられる。
【００９３】
前記冷却システム２００は多数の電力変換装置２１０を含み、前記多数の電力変換装置２１０は２次元に配列される。本実施例では６個の電力変換装置２１０が［２×３］の構造に配列されていることを例としたが、これは一実施例にすぎず、多数の電力変換装置が様々な構造に配列されることができることは勿論である。
【００９４】
前記電力変換装置２１０は、使用する場所に応じて電力の形態を変換する装置であって、電力の電流、電圧、周波数などを変換することができる。例えば、電力変換装置２１０は、モータ駆動用インバータ、太陽光インバータ、エネルギー貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）、コンバータなどであることができる。
【００９５】
この際、前記電力変換装置２１０は、ケース２１１内に設けられる冷却フィン２１２と、電力変換用半導体素子２１３と、を含み、前記ケース２１１は密閉型に形成される。
【００９６】
すなわち、従来の電力変換装置はファンを含む構造であるため開放型であったが、本発明による電力変換装置２１０は密閉型に製作される。
【００９７】
例えば、前記冷却フィン２１２が前記電力変換装置２１０内において最下地点に位置し、前記電力変換用半導体素子２１３が冷却フィン２１２の上側に位置することができるが、これに限定されるものではない。
【００９８】
また、多数の電力変換用半導体素子２１３が電力変換装置２１０内に位置することができるが、本実施例では、４個の電力変換用半導体素子２１３が電力変換装置２１０に含まれることを例としている。但し、電力変換装置２１０に含まれる電力変換用半導体素子２１３の個数は多様に設定されることができる。
【００９９】
前記温度センサ２２０は、多数の電力変換装置２１０内にそれぞれ設けられ、電力変換装置２１０内の温度を測定して制御部２６０に提供する。
【０１００】
この際、前記温度センサ２２０は、電力変換装置２１０の内部の温度を測定するためにケース２１１に隣接して設けられる第１の温度センサ２２１と、電力変換用半導体素子２１３に隣接して設けられる第２の温度センサ２２２と、で構成されることができる。
【０１０１】
特に、前記第１の温度センサ２２１は、電力変換装置２１０のケース２１１に設けられ、前記ケース２１１の温度を測定することができる。前記第２の温度センサ２２２は、電力変換用半導体素子２１３に設けられ、電力変換用半導体素子２１３の温度を測定することができる。
【０１０２】
前記圧縮機２３０は、圧縮空気をボルテックスチューブ２５０に供給するために備えられるものであって、圧縮空気の温度及び圧力によって、ボルテックスチューブ２５０から発生する低温空気及び高温空気の温度が変わり得る。
【０１０３】
したがって、前記圧縮機２３０により供給される圧縮空気の温度及び圧力は、冷却システム２００の用途、設置環境に応じて適宜選択されることができる。
【０１０４】
例えば、前記圧縮機２３０は、圧縮空気を発生させるポンプと、ポンプにより発生した圧縮空気を貯蔵する圧力タンクと、で構成されることができるが、これに限定されるものではない。
【０１０５】
前記弁２４０は、ボルテックスチューブ２５０と多数の電力変換装置２１０との間に設けられ、制御部２６０の制御によって開放または閉鎖されて圧縮空気の流れを制御する。
【０１０６】
すなわち、前記弁２４０は、制御部２６０の制御によって開放され、ボルテックスチューブ２５０から提供される低温空気がそれぞれの電力変換装置２１０に供給されるようにする。または、前記弁２４０は、制御部２６０の制御によって閉鎖され、ボルテックスチューブ２５０から提供される低温空気が電力変換装置２１０に供給されることを遮断する。
【０１０７】
この際、前記圧縮機２３０、ボルテックスチューブ２５０、及び電力変換装置２１０は配管により連結されており、前記弁２４０は配管上に設けられることができる。前記弁２４０は電力変換装置２１０と一対一に対応付けられて設けられる。
【０１０８】
前記ボルテックスチューブ２５０は、圧縮機２３０から供給される圧縮空気を分離して高温空気と低温空気を発生させる。
【０１０９】
前記ボルテックスチューブ２５０で発生した低温空気は配管を介して電力変換装置２１０の内部に提供される。この際、前記配管の排出口は、電力変換装置のケース２１１と電力変換用半導体素子２１３の温度を低くするに適切な位置に配置される。すなわち、排出口は、ケース２１１に隣接して配置されるか、または電力変換用半導体素子２１３に隣接して配置されることができる。
【０１１０】
上記のような本発明によると、ボルテックスチューブを用いた冷却システムを電力変換装置の冷却に適用することで、ファンレス（ｆａｎｌｅｓｓ）電力変換装置の設計が可能である。
【０１１１】
したがって、電力変換装置を左右だけでなく、上下に配置することもできるため、電力変換装置の設置空間を減らすことができる。
【０１１２】
また、ファンの取り替えにかかるコストを低減することができ、ボルテックスチューブの半永久的な耐久性により、メンテナンスコストが持続的に減少する効果がある。
【０１１３】
また、本発明の冷却システムを適用する場合、電力変換装置のケースを密閉型に製作することができるため、防塵性能を確保するとともに、防爆性能も確保することができるため、多様な環境に適用可能である。
【０１１４】
また、冷却空気の温度が低くて、冷却フィンの体積及び個数を減らすことができるため、電力変換装置の体積及び重量を減少させることができる。
【０１１５】
また、電力変換装置のケースを密閉型に製作可能であり、且つファンレス製作が可能であるため、騒音性能が向上して低騒音電力変換装置の設計が可能である。
【０１１６】
一方、本発明による２次元配列電力変換装置用冷却システムの構成及びその動作方法を実施例により説明したが、本発明の範囲は特定実施例に限定されず、本発明に係わる通常の知識を有する者であれば、自明な範囲内で様々な代案、修正及び変更実施が可能である。
【０１１７】
したがって、本発明に記載の実施例及び添付図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、かかる実施例及び添付図面により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲により解釈されるべきであり、それと同等範囲内における全ての技術思想が本発明の権利範囲に含まれると解釈されるべきである。
【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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