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公開番号2024129609
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-27
出願番号2023038930
出願日2023-03-13
発明の名称電力変換装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240919BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】インバータ部およびコンバータ部を効率よく冷却可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】この電力変換装置(100)は、コンバータ部(10)と、インバータ部(20)と、冷却部(30)とを備える。冷却部(30)は、インバータ側流路(310a)と、インバータ側流路(310a)に接続されたコンバータ側流路(310b)とを含む冷却流路(310)を内部に有する。冷却流路(310)は、冷却用液体がインバータ側流路(310a)全体を通過した後に、コンバータ側流路(310b)を通過するように、インバータ側流路(310a)とコンバータ側流路(310b)とが接続されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直流電源から入力される直流電力を変圧するコンバータ部と、
前記コンバータ部によって変圧された前記直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータ部と、
前記インバータ部と前記コンバータ部との間に配置される冷却部と、を備え、
前記冷却部は、インバータ側流路と、前記インバータ側流路に接続されたコンバータ側流路とを含む冷却流路を内部に有するとともに、
前記冷却流路は、冷却用液体が前記インバータ側流路全体を通過した後に、前記コンバータ側流路を通過するように、前記インバータ側流路と前記コンバータ側流路とが接続されている、電力変換装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記冷却流路は、前記冷却部が延びる長手方向における一方端側に配置されるとともに、前記冷却部内において前記インバータ側流路と前記コンバータ側流路とを接続する第１接続流路をさらに含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記冷却部は、前記冷却用液体が流入する流入口、および、前記冷却用液体が流出する流出口を有しており、
前記冷却流路は、前記流入口、前記インバータ側流路、前記第１接続流路、前記コンバータ側流路、前記流出口が、この順で接続されるとともに、前記長手方向における前記一方端側に配置される前記第１接続流路において折り返すように形成されている、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記冷却流路は、前記インバータ側流路と前記コンバータ側流路とが、前記インバータ部と前記冷却部とが対向する対向方向から見て、互いにオーバーラップするように形成されている、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記インバータ側流路は、前記インバータ部と前記冷却部とが対向する対向方向から見て、前記長手方向に沿って直線状に形成されており、
前記コンバータ側流路は、前記対向方向から見て、前記冷却用液体の流れが蛇行するように形成されている、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記冷却流路は、前記コンバータ側流路の内部において、前記冷却用液体を複数の流路に分岐させるように形成されている、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記流入口および前記流出口は、共に、前記冷却部の前記長手方向における他方端側に設けられている、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記冷却部は、前記インバータ側流路および前記コンバータ側流路が形成される本体部と、前記インバータ部が取り付けられ、前記本体部とともに前記対向方向から見て直線状の前記インバータ側流路を形成する平板状のインバータ蓋部とを含む、請求項５または６に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記インバータ側流路には、前記インバータ側流路内に向かって突出する複数の凸部が設けられている、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記インバータ部は、前記直流電力を前記交流電力に変換する第１スイッチング素子モジュールおよび第２スイッチング素子モジュールを含み、
前記インバータ側流路は、前記第１スイッチング素子モジュールに対応して設けられる第１インバータ流路と、前記第２スイッチング素子モジュールに対応して設けられる第２インバータ流路とを含み、前記長手方向に沿って直線状に配置された前記第１インバータ流路および前記第２インバータ流路が互いに接続されている、請求項３に記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に関し、特に、冷却流路を備える電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、冷却流路を備える電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、インバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータと、インバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを冷却する冷媒が流れる冷却流路と、を備える電力変換装置が開示されている。この電力変換装置では、インバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータが冷却流路を挟んで配置され、冷却流路に流れる冷媒によりインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータが冷却されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００９－０２７９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、インバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータ（直流直流コンバータ部）が冷却流路を挟んで配置され、冷却流路に流れる冷媒によりインバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータが冷却されている。このため、冷却流路内を流れる冷媒のうちインバータ側を流れる一部の冷媒によりインバータが冷却され、ＤＣ／ＤＣコンバータ側を流れる一部の冷媒によりＤＣ／ＤＣコンバータが冷却される。そのため、効率よく冷却を行うことが困難であるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、インバータ部およびコンバータ部を効率よく冷却可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、直流電源から入力される直流電力を変圧するコンバータ部と、コンバータ部によって変圧された直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータ部と、インバータ部とコンバータ部との間に配置される冷却部と、を備え、冷却部は、インバータ側流路と、インバータ側流路に接続されたコンバータ側流路とを含む冷却流路を内部に有するとともに、冷却流路は、冷却用液体がインバータ側流路全体を通過した後に、コンバータ側流路を通過するように、インバータ側流路とコンバータ側流路とが接続されている。
【０００８】
上記一の局面による電力変換装置は、上記のように、インバータ部とコンバータ部との間に配置される冷却部は、インバータ側流路と、インバータ側流路に接続されたコンバータ側流路とを含む冷却流路を内部に有する。これにより、インバータ側流路およびコンバータ側流路に順次冷却用液体を流すことによって、インバータ部およびコンバータ部の各々を個別に冷却することができる。その結果、同一流路を流れる冷却用液体内に温度差が生じることを抑制することができるので、温度差に起因する冷却用液体の意図しない対流が発生するのを抑制することができる。これにより、冷却流路を流れる冷却用液体により、インバータ部およびコンバータ部を効率よく冷却することができる。また、冷却流路は、冷却用液体がインバータ側流路全体を通過した後に、コンバータ側流路を通過するように、インバータ側流路とコンバータ側流路とが接続されているので、冷却用液体がコンバータ側流路を通過した後に、インバータ側流路を通過する場合に比べて、インバータ部をより効率よく冷却することができる。
【０００９】
上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、冷却流路は、冷却部が延びる長手方向における一方端側に配置されるとともに、冷却部内においてインバータ側流路とコンバータ側流路とを接続する第１接続流路をさらに含む。このように構成すれば、第１接続流路によって、冷却部内においてインバータ側流路とコンバータ側流路とが接続されるので、冷却用液体が順次流れるように冷却流路を形成することができる。その結果、冷却部の外部においてインバータ側流路およびコンバータ側流路を接続する場合と異なり、冷却部の構成を簡素化することができる。また、第１接続流路が単一である場合、単一の第１接続流路によって、インバータ側流路とコンバータ側流路とが接続されるので、複数の流路によって、インバータ側流路とコンバータ側流路とを接続する場合に比べて、冷却部の構成をより簡素化することができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、冷却部は、冷却用液体が流入する流入口、および、冷却用液体が流出する流出口を有しており、冷却流路は、流入口、インバータ側流路、第１接続流路、コンバータ側流路、流出口が、この順で接続されるとともに、長手方向における一方端側に配置される第１接続流路において折り返すように形成されている。このように構成すれば、流入口、インバータ側流路、第１接続流路、コンバータ側流路および流出口が長手方向に沿って直線状に接続される場合に比べて、長手方向における冷却部のサイズの増大を抑制することができる。また、インバータ側流路とコンバータ側流路とを交互に接続する場合に比べて、冷却部の構成をより簡素化することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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