(57)【要約】  電力変換装置は、第１のモジュール（１）と、第１のモジュール（１）の下方に配置された第２のモジュールとを備えている。第１のモジュール（１）は、第１筐体（９）と、第１筐体（９）に収納された、熱を発生する半導体素子（３）と、半導体素子（３）を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路と、冷却媒体流路の下方に配置された受け皿（４０）と、第１筐体（９）の前面から外部に突出する突端を有し、受け皿（４０）と第１筐体（９）の外部とを連通する排出部（４１）とを含んでいる。第２のモジュールは、電気部品を収納する第２筐体を含んでいる。平面視において、排出部（４１）の突端は、第２筐体と重畳しない位置に配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のモジュールと、
前記第１のモジュールと上下方向に並び前記第１のモジュールの下方に配置された第２のモジュールとを備え、
前記第１のモジュールは、
第１筐体と、
前記第１筐体に収納された、熱を発生する発熱機器と、
前記発熱機器を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路と、
前記冷却媒体流路の下方に配置された受け皿と、
前記第１筐体の前面から外部に突出する突端を有し、前記受け皿と前記第１筐体の外部とを連通する排出部とを含み、
前記第２のモジュールは、電気部品を収納する第２筐体を含み、
平面視において、前記突端は、前記第２筐体と重畳しない位置に配置されている、電力変換装置。
【請求項２】
前記第１筐体の外部に配置され、前記冷却媒体流路に接続される冷却媒体配管を備え、
前記冷却媒体配管には、継手が設けられ、
平面視において、前記継手は、前記第２筐体と重畳しない位置に配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記冷却媒体配管は、前記第１筐体の前記前面の位置から前記第１筐体の背面の位置まで一体に形成された管体を有する、請求項２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置に係る従来の技術は、たとえば、特許第５１２７９２９号（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１２７９２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電力変換装置は、熱を発生する発熱機器を備えている。冷却水などの冷却媒体が供給されて、発熱機器と冷却媒体とが熱交換を行なうことにより、発熱機器が冷却される。冷却媒体が漏れ出した場合でも、電力変換装置を停止することなく継続して運転できる構成とする必要がある。【０００５】
本開示では、冷却媒体が漏れ出した場合でも運転を継続できる電力変換装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に従うと、第１のモジュールと、第１のモジュールと上下方向に並び第１のモジュールの下方に配置された第２のモジュールとを備える、電力変換装置が提供される。第１のモジュールは、第１筐体と、第１筐体に収納された、熱を発生する発熱機器と、発熱機器を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路と、冷却媒体流路の下方に配置された受け皿と、第１筐体の前面から外部に突出する突端を有し、受け皿と第１筐体の外部とを連通する排出部とを含んでいる。第２のモジュールは、電気部品を収納する第２筐体を含んでいる。平面視において、突端は、第２筐体と重畳しない位置に配置されている。【０００７】
上記の電力変換装置は、第１筐体の外部に配置され、冷却媒体流路に接続される冷却媒体配管を備えている。冷却媒体配管には、継手が設けられている。平面視において、継手は、第２筐体と重畳しない位置に配置されている。【０００８】
上記の電力変換装置において、冷却媒体配管は、第１筐体の前面の位置から第１筐体の背面の位置まで一体に形成された管体を有している。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る電力変換装置によれば、冷却媒体が漏れ出した場合でも、電力変換装置の運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態の電力変換装置を前方から見た斜視図である。
【図２】実施の形態の電力変換装置を後方から見た斜視図である。
【図３】実施の形態の電力変換装置の側面図である。
【図４】図１〜３に示すモジュールの内部構造を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、実施の形態における電力変換装置について説明する。以下に示す実施の形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明は繰り返さない。
【００１２】
（電力変換装置１００の構成）
図１は、実施の形態の電力変換装置１００を前方から見た斜視図である。図２は、実施の形態の電力変換装置１００を後方から見た斜視図である。図３は、実施の形態の電力変換装置１００の側面図である。図１〜３を参照して、電力変換装置１００の概略構成について説明する。電力変換装置１００は、装置の外郭を形成する架台を備えているが、架台によって取り囲まれた電力変換装置１００の内部構成についての図示の明確化のため、架台の底部を構成するベース１０２を除いて、架台は図示を省略されている。
【００１３】
電力変換装置１００は、第１のモジュール１、第２のモジュール５１、および第３のモジュール９１を備えている。第１のモジュール１、第２のモジュール５１および第３のモジュール９１は、上下方向に沿って、上から下へこの順に並べられている。第１のモジュール１、第２のモジュール５１および第３のモジュール９１のうち、第１のモジュール１が最も上方に配置されている。第２のモジュール５１および第３のモジュール９１は、第１のモジュール１の下方に配置されている。第１のモジュール１、第２のモジュール５１および第３のモジュール９１のうち、第３のモジュール９１が、ベース１０２に最も近く配置されている。
【００１４】
実施の形態の電力変換装置１００は、上下方向に３段のモジュールが並べられ、左右方向に６列のモジュールが並べられている。実施の形態の電力変換装置１００は、合計１８個のモジュールを有している。電力変換装置１００に含まれるモジュールの数は、必要な電圧に応じて、任意に調整可能である。また、複数の電力変換装置１００が互いに電気的に接続されて用いられる場合もある。
【００１５】
第１のモジュール１は、第１のモジュール１の外郭を形成する第１筐体９を有している。第１筐体９の内部に、熱を発生する発熱機器と、発熱機器とは異なる電気部品とが収納されている。発熱機器は、たとえば半導体素子である。電気部品は、たとえば、半導体素子を制御する制御基板である。第２のモジュール５１は、第２のモジュール５１の外郭を形成する第２筐体５９を有している。第３のモジュール９１は、第３のモジュール９１の外郭を形成する第３筐体９９を有している。
【００１６】
以下では、第１のモジュール１の構成について詳細に説明するが、第２のモジュール５１および第３のモジュール９１、ならびに実施の形態の電力変換装置１００に含まれる他の１５個のモジュールは、基本的に、第１のモジュール１と同じ構成を有している。
【００１７】
第１筐体９は、前面９Ｆ（図１，３）と、背面９Ｒ（図２，３）とを有している。実施の形態における前方向および後方向を、図中に矢印で示す。第１筐体９において、前面９Ｆは、第１筐体９の外表面のうち、電力変換装置１００の現場作業を行なう作業者が最も容易にアクセス可能な外表面である。背面９Ｒは、前面９Ｆと反対側の第１筐体９の外表面である。
【００１８】
第１のモジュール１は、前後方向に移動可能に構成されている。第１のモジュール１を交換する際に、作業者は、交換対象の第１のモジュール１を前方向へ移動させて電力変換装置１００から取り外し、新品の第１のモジュール１を後方向へ移動させて電力変換装置１００に取り付ける。
【００１９】
図１に示すように、第１筐体９の前面９Ｆには、カプラ１４，３４が取り付けられている。カプラ１４には、冷却媒体流入配管１１が接続されている。カプラ３４には、冷却媒体流出配管３１が接続されている。冷却媒体流入配管１１と冷却媒体流出配管３１とは、絶縁配管である。カプラ１４，３４は、第１筐体９の前面９Ｆに着脱可能に構成されている。
【００２０】
第１のモジュール１を交換する際に、作業者は、交換対象の第１のモジュール１からカプラ１４，３４を取り外す。これにより、交換対象の第１のモジュール１と冷却媒体流入配管１１および冷却媒体流出配管３１との接続が解除される。新品の第１のモジュール１を電力変換装置１００に取り付けた後、作業者は、新品の第１のモジュール１にカプラ１４，３４を取り付ける。これにより、新品の第１のモジュール１に冷却媒体流入配管１１および冷却媒体流出配管３１が接続され、新品の第１のモジュール１に冷却媒体を供給可能になる。
【００２１】
第１筐体９の前面９Ｆにはまた、排出部４１が設けられている。排出部４１の詳細は後述する。
【００２２】
図１，２に示すように、第１のモジュール１に対して後方に、ヘッダ管１１１，１１２が配置されている。ヘッダ管１１１は、継手１２を介して、冷却媒体流入配管１１に接続されている。ヘッダ管１１２は、継手３２を介して、冷却媒体流出配管３１に接続されている。
【００２３】
図３に示すように、カプラ１４は、第１筐体９の前面９Ｆよりも前方に配置されている。カプラ１４には継手１３が取り付けられており、冷却媒体流入配管１１は、継手１３を介してカプラ１４に接続されている。継手１３は、第１筐体９の前面９Ｆよりも前方に配置されている。冷却媒体流出配管３１を第１筐体９に接続するカプラ３４および継手も、同様に第１筐体９の前面９Ｆよりも前方に配置されている。第２のモジュール５１は第１のモジュール１の下方に配置されており、平面視において、継手１３およびカプラ１４，３４は、第２のモジュール５１の第２筐体５９と重畳しない位置に配置されている。
【００２４】
ヘッダ管１１１は、第１筐体９の背面９Ｒよりも後方に配置されている。ヘッダ管１１１には継手１２が取り付けられており、冷却媒体流入配管１１は、継手１２を介してヘッダ管１１１に接続されている。継手１２は、第１筐体９の背面９Ｒよりも後方に配置されている。ヘッダ管１１２と冷却媒体流出配管３１とを接続する継手３２もまた、第１筐体９の背面９Ｒよりも後方に配置されている。平面視において、継手１２、３２は、第２のモジュール５１の第２筐体５９と重畳しない位置に配置されている。
【００２５】
冷却媒体流入配管１１および冷却媒体流出配管３１は、第１のモジュール１の下方に配置されて、前後方向に延びている。冷却媒体流入配管１１および冷却媒体流出配管３１は、第２のモジュール５１の上方に配置されている。冷却媒体流入配管１１および冷却媒体流出配管３１は、第１のモジュール１と第２のモジュール５１との間の空間に配置されている。
【００２６】
冷却媒体流入配管１１は、前方の端部で継手１３に接続されており、後方の端部で継手１２に接続されている。継手１２と継手１３との間には、他に継手は設けられていない。冷却媒体流入配管１１は、第１筐体９の前面９Ｆの位置から第１筐体９の背面９Ｒの位置まで一体に形成された管体を有している。同様に、冷却媒体流出配管３１は、第１筐体９の前面９Ｆの位置から第１筐体９の背面９Ｒの位置まで一体に形成された管体を有している。
【００２７】
（モジュールの内部構造）
図４は、図１〜３に示す第１のモジュール１の内部構造を示す側面図である。第１のモジュール１の第１筐体９の内部空間には、冷却フィン４と、冷却フィン４に搭載された半導体素子３とが収納されている。第１のモジュール１は、複数の冷却フィン４を有している。各々の冷却フィン４には、複数の半導体素子３が搭載されている。実施の形態の電力変換装置１００において、半導体素子３は、熱を発生する発熱機器である。第１筐体９の内部空間にはまた、抵抗５と、冷却フィン６とが収容されている。抵抗５は、冷却フィン６に搭載されている。
【００２８】
第１筐体９の内部空間に、冷却媒体が流れる冷却媒体流路が設けられている。カプラ１４を経由して第１筐体９へ流入する冷却媒体は、配管１５、継手１６、絶縁配管１７および継手１８を順に経由して、冷却フィン６へ流入する。冷却フィン６から流出した冷却媒体は、絶縁配管１９および継手２０を経由して、一方の冷却フィン４へ流入する。一方の冷却フィン４から流出した冷却媒体は、継手２１、絶縁配管２２および継手２３を順に経由して、他方の冷却フィン４へ流入する。他方の冷却フィン４から流出した冷却媒体は、継手２５、絶縁配管２６を順に経由して流れる。第１筐体９から流出する冷却媒体は、カプラ３４を経由して、冷却媒体流出配管３１へ流れる。
【００２９】
実施の形態の、第１のモジュール１に設けられた冷却媒体流路は、配管１５、継手１６、絶縁配管１７、継手１８、冷却フィン６、絶縁配管１９、継手２０、一方の冷却フィン４、継手２１、絶縁配管２２、継手２３、他方の冷却フィン４、継手２５、および絶縁配管２６を含んで構成されている。冷却フィン４，６の内部には、蛇行する空間が形成されており、この蛇行する空間を通って冷却媒体が冷却フィン４，６を流通可能な構成とされている。
【００３０】
半導体素子３が発生した熱は、冷却フィン４に伝達される。冷却フィン４において、冷却媒体に熱が伝達される。冷却フィン４において、半導体素子３から熱を受けた冷却フィン４自体と冷却媒体とが熱交換することにより、冷却フィン４が冷却され、したがって半導体素子３も冷却される。同様に、冷却フィン６における熱交換によって、抵抗５が冷却される。熱を発生する半導体素子３および抵抗５は、第１筐体９の内部空間を通過する冷却媒体の流れによって、冷却される。
【００３１】
第１のモジュール１の最下部に、受け皿４０が配置されている。受け皿４０は、冷却媒体流路の下方に配置されている。冷却媒体流路を構成する配管類および継手類のうち、少なくとも全ての継手類は、受け皿４０の上方に配置されている。図４に示す継手１６，１８，２０，２１，２３，２５は、受け皿４０の上方に配置されている。継手１６，１８，２０，２１，２３，２５は、平面視において、受け皿４０と重畳する位置に配置されている。
【００３２】
受け皿４０によって規定される空間と、第１筐体９の外部空間とは、排出部４１によって連通されている。排出部４１は、受け皿４０の内部に設けられた基端と、第１筐体９の前面９Ｆから外部に突出する突端を有している。排出部４１は、管状の形状を有している。排出部４１には、基端から突端まで排出部４１を貫通する内部空間が形成されている。排出部４１の内部区間は、基端において開口し、突端において開口している。排出部４１は、第１筐体９の前面９Ｆに対して、前方に突出している。排出部４１の突端は、第１筐体９の前面９Ｆよりも前方に配置されている。
【００３３】
第１のモジュール１は、その上端部に、制御基板搭載部２を有している。制御基板搭載部２の内部には、半導体素子３を制御する図示しない制御基板が配置されている。実施の形態の電力変換装置１００において、制御基板は、制御基板搭載部２に収納される電気部品である。上述した通り、第２のモジュール５１は第１のモジュール１と同一の構成を備えているため、第２のモジュール５１の第２筐体５９（図１〜３）にも制御基板搭載部が形成されており、制御基板搭載部に制御基板が収納されている。
【００３４】
前後方向（図４中の左右方向）において、排出部４１が第１筐体９から最も突出する突端は、制御基板搭載部２よりも前方に配置されている。図１〜３に示すように、第１のモジュール１の第１筐体９と第２のモジュール５１の第２筐体５９とは、前後方向および左右方向（図４中の紙面垂直方向）において同じ位置に配置されている。平面視において、排出部４１の突端は、第２のモジュール５１の第２筐体５９と重畳しない位置に配置されており、したがって第２のモジュール５１の制御基板搭載部と重畳しない位置に配置されている。
【００３５】
（作用・効果）
以上説明した電力変換装置１００では、図４に示すように、第１のモジュール１の第１筐体９の内部において、冷却媒体が流れる冷却媒体流路の下方に、受け皿４０が配置されている。受け皿４０は、冷却媒体流路に含まれる継手１６，１８，２０，２１，２３，２５の下方に配置されており、継手１６，１８，２０，２１，２３，２５から冷却媒体が漏れ出した場合に、漏れ出した冷却媒体を受ける。受け皿４０の内部に溜まった冷却媒体は、排出部４１の基端の開口から排出部４１の内部空間へ流入し、排出部４１の内部空間を経由して流れ、排出部４１の突端の開口から流出することにより、第１筐体９の外部へ排出される。
【００３６】
排出部４１から冷却媒体が流出する排出部４１の突端は、図３に示すように、第２のモジュール５１の第２筐体５９と平面視において重畳しない位置に配置されている。そのため、排出部４１から流出する冷却媒体が、第２のモジュール５１の第２筐体５９に飛散することが抑制されている。第１のモジュール１の排出部４１から流出する冷却媒体は、下方の第２筐体５９の制御基板搭載部に収納された制御基板に飛散することが抑制されている。そのため、第２のモジュール５１の制御基板が冷却媒体によって影響を受けることが回避されている。したがって、第１のモジュール１の継手１６，１８，２０，２１，２３，２５から冷却媒体が漏れ出した場合でも、第２のモジュール５１に不具合が発生することを回避できるので、電力変換装置１００の運転を継続することができる。
【００３７】
また電力変換装置１００は、冷却媒体流入配管１１と冷却媒体流出配管３１とを備えている。冷却媒体流入配管１１と冷却媒体流出配管３１とは、第１のモジュール１の冷却媒体流路に接続されており、第１筐体９の外部に配置されている。図３に示すように、冷却媒体流入配管１１に設けられた継手１２，１３と、冷却媒体流出配管３１に設けられた継手３２とは、平面視において第２のモジュール５１の第２筐体５９と重畳しない位置に配置されている。冷却媒体流入配管１１に接続されたカプラ１４と、冷却媒体流出配管３１に接続されたカプラ３４とは、平面視において第２のモジュール５１の第２筐体５９と重畳しない位置に配置されている。
【００３８】
このようにすれば、継手１２，１３，３２またはカプラ１４，３４から冷却媒体が漏れ出した場合でも、漏れ出した冷却媒体が下方の第２筐体５９の制御基板搭載部に収納された制御基板に飛散することが抑制されており、第２のモジュール５１の制御基板が冷却媒体によって影響を受けることが回避されている。したがって、第２のモジュール５１に不具合が発生することを回避できるので、電力変換装置１００の運転を継続することができる。
【００３９】
また図３に示すように、冷却媒体流入配管１１は、第１筐体９の前面９Ｆの位置から背面９Ｒの位置まで一体に形成された管体を有している。冷却媒体流出配管３１も同様に、第１筐体９の前面９Ｆの位置から背面９Ｒの位置まで一体に形成されている。
【００４０】
このようにすれば、冷却媒体流入配管１１および冷却媒体流出配管３１が平面視において第２筐体５９と重畳する位置に配置されている場合でも、平面視において第２筐体５９と重畳する位置に継手が配置されることが回避されている。これにより、平面視において第２筐体５９と重畳する位置における冷却媒体の漏れ出しを抑制できる。そのため、冷却媒体流入配管１１および冷却媒体流出配管３１から飛散した冷却媒体が第２筐体５９の制御基板搭載部に収納された制御基板に飛散することが抑制されており、第２のモジュール５１の制御基板が冷却媒体によって影響を受けることが回避されている。したがって、第２のモジュール５１に不具合が発生することを回避できるので、電力変換装置１００の運転を継続することができる。
【００４１】
以上のように実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４２】
１  第１のモジュール、２  制御基板搭載部、３  半導体素子、４，６  冷却フィン、５  抵抗、９  第１筐体、９Ｆ  前面、９Ｒ  背面、１１  冷却媒体流入配管、１２，１３，１６，１８，２０，２１，２３，２５，３２  継手、１４，３４  カプラ、１５  配管、１７，１９，２２，２６  絶縁配管、３１  冷却媒体流出配管、４０  受け皿、４１  排出部、５１  第２のモジュール、５９  第２筐体、９１  第３のモジュール、９９  第３筐体、１００  電力変換装置、１０２  ベース、１１１，１１２  ヘッダ管。
【図１】
2018105095.tif 000003
【図２】
2018105095.tif 000004
【図３】
2018105095.tif 000005
【図４】
2018105095.tif 000006
【国際調査報告】
2018105095.tif 000007
2018105095.tif 000008
2018105095.tif 000009
2018105095.tif 000010