JP3970850B2

JP3970850B2 - Heat pipe type cooling system for power converter

Info

Publication number: JP3970850B2
Application number: JP2004038621A
Authority: JP
Inventors: 伸広高橋
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2019-02-08
Also published as: JP2004172639A

Description

本発明は複数の電力用半導体素子を冷却する電力変換装置用ヒートパイプ式冷却装置に
関する。 The present invention relates to a heat pipe type cooling device for a power converter for cooling a plurality of power semiconductor elements.

近年、電力変換装置は電力用半導体素子の大容量化・高速化に伴い発熱損失の増大が問
題となっている。このため電力用半導体素子用冷却装置の冷却効率の向上を図り発熱損失
の増大に対応し、装置の大型化を避けることが重要な技術課題となっている。 In recent years, an increase in heat generation loss has become a problem with power converters as the capacity and speed of power semiconductor elements increase. For this reason, it is an important technical problem to improve the cooling efficiency of the cooling device for power semiconductor elements, cope with the increase in heat loss, and avoid the enlargement of the device.

ヒートパイプ式冷却器を用いた自冷式の電力変換装置の概略構成を図１０に示す。同図
に示すように、電力変換装置は、冷却器であるヒートパイプ式冷却器１０１、電力用半導
体素子１０２、導体などの電気用品１０３及びフレーム１０４等が主な構成要素である。 FIG. 10 shows a schematic configuration of a self-cooling type power converter using a heat pipe type cooler. As shown in the figure, the power converter includes a heat pipe cooler 101 that is a cooler, a power semiconductor element 102, an electrical product 103 such as a conductor, a frame 104, and the like as main components.

ヒートパイプ式冷却器１０１は、図１０のように、電力用半導体素子１０２と接触する
受熱部１０５、ヒートパイプ１０６及び放熱フィン１０７を主たる構成要素とする。また
放熱フィン１０７はヒートパイプ１０６に対し垂直に配置されている。この形状のため、
ファン等の強制冷却系を持たない、自然対流により冷却を行う自冷式の電力変換装置の場
合、ヒートパイプ式冷却器１０１の放熱フィン１０７が水平になるように配置すると各放
熱フィン１０７間で空気が澱んでしまい冷却効率が低下する。 As shown in FIG. 10, the heat pipe cooler 101 includes a heat receiving portion 105, a heat pipe 106, and a radiation fin 107 that are in contact with the power semiconductor element 102 as main components. Further, the heat radiating fins 107 are arranged perpendicular to the heat pipe 106. Because of this shape
In the case of a self-cooling type power conversion device that does not have a forced cooling system such as a fan and performs cooling by natural convection, if the radiating fins 107 of the heat pipe type cooler 101 are arranged so as to be horizontal, the radiating fins 107 are arranged between them. Air stagnates and cooling efficiency falls.

従って、ヒートパイプ式冷却器１０１の配置は図１０のように封入された冷媒の液戻り
を考慮し、ある程度角度を持たせ横向きに配置するのが一般的である。 Therefore, the arrangement of the heat pipe type cooler 101 is generally arranged laterally with an angle to some extent in consideration of liquid return of the encapsulated refrigerant as shown in FIG.

このように構成された電力変換装置はインバーターや整流器等の用途に多く使われてお
り、電力分野では必要不可欠なものとなっている。
特開昭６２−１３５２７３号公報特開昭４９−０５７３２４号公報特開昭５１−１４２６３４号公報 Power converters configured in this way are often used for applications such as inverters and rectifiers, and are indispensable in the power field.
JP-A-62-135273 JP 49-057324 A JP 51-142634 A

しかしながら、上記従来のヒートパイプ式冷却器を用いた自冷式の電力変換装置では、
前記のようにヒートパイプ式冷却器１０１の放熱フィン１０７の形状による特性から、そ
の配置は限定され図１０のように放熱フィン１０７をできるだけ垂直にするように配置し
ているため、装置の形状寸法がヒートパイプ式冷却器１０１の形状寸法に大きく依存する
。 However, in the self-cooling type power converter using the conventional heat pipe type cooler,
As described above, due to the characteristics of the shape of the radiating fin 107 of the heat pipe cooler 101, the arrangement is limited, and the radiating fin 107 is arranged as vertical as possible as shown in FIG. Greatly depends on the shape of the heat pipe cooler 101.

その上、主回路の構成及び装置の省スペース化を考慮し、主回路を構成するスタックを
上方向に積上げた構成を採る場合には装置運転時の温度上昇は各段で差が生じるので、各
段の冷却能力を均一化するような構造を取らなければならないため装置の高さ方向の形状
が大型化していた。 In addition, in consideration of the main circuit configuration and the space saving of the device, when adopting a configuration in which the stack constituting the main circuit is stacked upward, the temperature rise during device operation causes a difference in each stage. The structure in the height direction of the apparatus has been increased in size because it has to take a structure that makes the cooling capacity of each stage uniform.

また、大容量化に対応するためにはヒートパイプ式冷却器１０１と電力用半導体素子１
０２とを交互に並列接続し主回路を構成する為、装置形状は更に大型化してしまう。 Further, in order to cope with the increase in capacity, the heat pipe cooler 101 and the power semiconductor element 1
Since 02 is alternately connected in parallel to form a main circuit, the shape of the apparatus is further increased.

以上のような理由から、装置全体の小型化の際にヒートパイプ式冷却器の配置方法及び
形状寸法が大きな問題となっていた。 For the reasons as described above, the arrangement method and shape dimensions of the heat pipe type cooler have been a big problem when the entire apparatus is downsized.

そこで本発明は、上記問題点を解決する為に、自然対流により冷却を行うヒートパイプ
式冷却器を、垂直方向の配置において十分な冷却効率が得られる構造とし、装置本体の形
状がヒートパイプ式冷却器の配置に影響を受けにくいものとし、装置の省スペース化に優
れた電力変換装置用ヒートパイプ式冷却装置を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a heat pipe type cooler that cools by natural convection and has a structure in which sufficient cooling efficiency can be obtained in a vertical arrangement, and the shape of the apparatus main body is a heat pipe type. An object of the present invention is to provide a heat pipe type cooling device for a power conversion device that is not easily affected by the arrangement of the cooler and is excellent in space saving of the device.

上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置用ヒートパイプ式冷却装置は、電力用半導体素子を両端から挟む受熱部と、この受熱部から前記電力用半導体素子に対して上方に配置されたヒートパイプとを有する第１及び第２のヒートパイプ式冷却器を備え、ヒートパイプは、電力用半導体素子側から水平方向外側に向かって上方に傾斜して設けられた１又は複数の放熱フィンを有することを特徴とする。このような構成により、空気の流速を増すことができ、またヒートパイプ式冷却器相互の熱の干渉を受けないものとすることができる。 In order to achieve the above object, a heat pipe type cooling device for a power conversion device according to the present invention is provided with a heat receiving portion that sandwiches a power semiconductor element from both ends, and is disposed above the power semiconductor element from the heat receiving portion. One or a plurality of heat radiation fins provided with first and second heat pipe coolers each having a heat pipe, wherein the heat pipe is inclined upward from the power semiconductor element side toward the outside in the horizontal direction. It is characterized by having. With such a configuration, the flow rate of air can be increased, and heat interference between heat pipe coolers can be avoided.

本発明によれば、自然対流により冷却を行うヒートパイプ式冷却器を、垂直方向の配置
において十分な冷却効率が得られる構造とし、装置本体の形状がヒートパイプ式冷却器の
配置に影響を受けにくいものとし、また、各ヒートパイプ式冷却器を流れる空気の流速を
増すことができる。 According to the present invention, the heat pipe type cooler that cools by natural convection is structured so that sufficient cooling efficiency can be obtained in the vertical arrangement, and the shape of the apparatus body is affected by the arrangement of the heat pipe type cooler. In addition, the flow rate of air flowing through each heat pipe type cooler can be increased.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の図にお
いて、同符号は同一部分または対応部分を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following drawings, the same symbols indicate the same or corresponding parts.

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置について、図１を用いて説明する。 (First embodiment)
A power converter according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図１（ａ）は第１の実施形態の構成を示す正面図、同図（ｂ）はその側面図である。 FIG. 1A is a front view showing the configuration of the first embodiment, and FIG. 1B is a side view thereof.

この実施形態の電力変換装置１０は、絶縁部４を介して滑車等の可動部３を設けたヒー
トパイプ式冷却器５を、ヒートパイプ式冷却器５配置用の補助フレーム１Ｂに設けたガイ
ドレール２に滑車等の可動部３を当接させることにより、垂直に釣り下げられた状態で配
置し、電力用半導体素子８とヒートパイプ式冷却器５を複数個接続しスタック６を構成す
る。各スタック６の前後或いは少なくとも後方に遮蔽板９を配置するとともに、スタック
６を構成する各ヒートパイプ式冷却器５間に遮蔽板１０を設けたものである。そして、補
助フレーム１Ｂの下方に配置された本体フレーム１Ａに、スタック６の下方部分と、導体
及びその他の電気用品７を配置し構成したものである。なお、ヒートパイプ式冷却器５は
、その放熱フィンの少なくとも一部を水平方向から所定角度傾斜させた構成のものとし、
例えば後述の実施形態で説明するような構成のものを用いることとする。 The power converter 10 of this embodiment is a guide rail in which a heat pipe type cooler 5 provided with a movable part 3 such as a pulley via an insulating part 4 is provided on an auxiliary frame 1B for arranging the heat pipe type cooler 5. A movable part 3 such as a pulley is brought into contact with 2 to be vertically suspended, and a plurality of power semiconductor elements 8 and heat pipe coolers 5 are connected to form a stack 6. A shielding plate 9 is disposed before and after each stack 6 or at least behind it, and a shielding plate 10 is provided between the heat pipe coolers 5 constituting the stack 6. And the lower part of the stack 6, conductors and other electrical appliances 7 are arranged in the main body frame 1A arranged below the auxiliary frame 1B. The heat pipe type cooler 5 has a configuration in which at least a part of the radiating fin is inclined at a predetermined angle from the horizontal direction,
For example, the configuration described in the embodiments described later is used.

このように、垂直方向にヒートパイプ式冷却器５を配置することで、装置奥行き方向の
形状はヒートパイプ式冷却器５の形状に依存せず、加えて上方向へ積上げるような構造を
必要としないので装置全体の小型化及び構造の単純化が可能になる。なお上方向に積上げ
る構造を取らないことで、良好な冷却効率を得ることが可能であり、熱設計上優れた装置
の実現が可能になる。 Thus, by arranging the heat pipe type cooler 5 in the vertical direction, the shape in the depth direction of the apparatus does not depend on the shape of the heat pipe type cooler 5, and in addition, a structure is required to be stacked upward. Therefore, the entire apparatus can be downsized and the structure can be simplified. In addition, it is possible to obtain a good cooling efficiency by not taking the structure of stacking upward, and it is possible to realize an apparatus excellent in thermal design.

また、外部との接続用の導体などの電気用品もスタック６の下方に一括した形で配置す
ることが可能なので、装置全体の小型化及び構造の単純化が可能になる
また、ヒートパイブ式冷却器５は絶縁部４を介し滑車等の可動部３が、補助フレーム１
Ｂに設けたガイドレール２上を自由に移動することが出来るのでスタック６を構成するよ
うな作業の簡略化が図れる。さらにヒートパイプ式冷却器５は釣り下げられた状態にある
ので、各ヒートパイプ式冷却器５は自重により垂直な方向の配置が得られる。 In addition, since electrical appliances such as conductors for connection to the outside can be arranged in a lump under the stack 6, it is possible to reduce the size of the entire apparatus and simplify the structure. Reference numeral 5 denotes a movable part 3 such as a pulley via an insulating part 4 and an auxiliary frame 1.
Since it is possible to move freely on the guide rail 2 provided in B, the work for constructing the stack 6 can be simplified. Further, since the heat pipe type coolers 5 are in a suspended state, the heat pipe type coolers 5 can be arranged in a vertical direction by their own weight.

これにより電力用半導体素子８を複数個接続し治具等により圧接しスタック６を構成す
る際に均等に面を圧接する為の各要素の中心をあわせる作業が簡略化されるので省力化が
可能になる。なお可動部分の形状及び材質、ガイドレールの形状及び材質については限定
されるものではない。 This simplifies the process of aligning the centers of the elements to evenly press the surfaces when connecting the plurality of power semiconductor elements 8 and press-contacting them with a jig or the like to form the stack 6, thereby saving labor. become. The shape and material of the movable part and the shape and material of the guide rail are not limited.

またスタック６の前後或いは少なくとも後方に配置された温度絶縁性の高い遮蔽板９に
よってスタック６相互間の熱的な干渉を防ぐだけでなく、放熱フィンにより流出した空気
の拡散をすなわち熱の拡散を防ぐ為放熱フィン間を通過したことにより温度の上昇した空
気は十分な浮力を得て流速が増しヒートパイプ式冷却器及び装置としての冷却性能を向上
させることが出来る。 In addition to preventing thermal interference between the stacks 6 by the shielding plates 9 having a high temperature insulating property arranged before and after the stack 6 or at least behind the stack 6, the diffusion of the air flowing out by the radiating fins, that is, the diffusion of heat, is prevented. In order to prevent this, the air whose temperature has risen due to the passage between the radiating fins can obtain sufficient buoyancy and the flow velocity can be increased to improve the cooling performance of the heat pipe type cooler and apparatus.

但し、遮蔽板９の配置は、放熱フインを冷却する空気の流れに対し直交する方向とし、
スタック６の前後或いは少なくとも後方に配置されている。また遮蔽板９の配置は、スタ
ック６の発熱量すなわち装置の定格によって最適な位置は異なるので、スタック６との配
置寸法や形状寸法は限定されるものではない。また遮蔽板９の材質としては温度絶縁性の
高いものを用いると有効であるが、材質を限定するものではない。 However, the arrangement of the shielding plate 9 is in a direction perpendicular to the air flow for cooling the heat radiation fins,
Arranged before and after the stack 6 or at least behind the stack 6. Further, since the optimum position of the shielding plate 9 is different depending on the heat generation amount of the stack 6, that is, the rating of the apparatus, the arrangement dimension and the shape dimension with the stack 6 are not limited. Further, it is effective to use a material having a high temperature insulation as the material of the shielding plate 9, but the material is not limited.

更に、スタック６を構成する各ヒートパイプ式冷却器５間に遮蔽板１０を設けている。
遮蔽板１０を設けることで、放熱フィン間を流れる空気の流れの方向を限定するように側
面を塞いだ形状を持たないヒートパイプ式冷却器に対して各ヒートパイプ式冷却器相互の
熱の干渉を防ぐことが出来る。 Further, a shielding plate 10 is provided between the heat pipe coolers 5 constituting the stack 6.
By providing the shielding plate 10, the heat interference between each heat pipe type cooler with respect to the heat pipe type cooler that does not have a shape whose side is closed so as to limit the flow direction of the air flowing between the radiating fins. Can be prevented.

但し、遮蔽板１０の配置は放熱フィンを冷却する空気の流れと平行に配置するものであ
る。また遮蔽板１０の材質としては温度絶縁性の高いものを用いると有効であるが、材質
を限定するものではない。また遮蔽板１０の形状も装置の発熱量やヒートパイプ式冷却器
５の形状によって決まるものであり、大きさや形状については限定されるものではない。 However, the arrangement of the shielding plate 10 is arranged in parallel with the flow of air for cooling the radiating fins. Further, it is effective to use a material having a high temperature insulating property as the material of the shielding plate 10, but the material is not limited. The shape of the shielding plate 10 is also determined by the amount of heat generated by the apparatus and the shape of the heat pipe cooler 5, and the size and shape are not limited.

なお、上述の説明では、図１に示すように、遮蔽板９と遮蔽板１０とを設けたが、いず
れか一方を設けるだけでもよい。この場合、遮蔽板９または遮蔽板１０は、ヒートパイプ
式冷却器５の放熱フィンを冷却する空気の流れの後方、即ち流出する側に設ければよい。
図２は、この場合の、放熱フィンを冷却する空気の流れの方向と遮蔽板９または遮蔽板１
０との関係を説明するための平面図である。図２（ａ）に示すように、ヒートパイプ式冷
却器５の放熱フィンを冷却する空気の流れが前のスタック６から後ろのスタック６の方向
に矢印で示すように流れる場合は、各スタック６の後方即ち流出側に遮蔽板９を配置すれ
ばよい。また、図２（ｂ）に示すように、ヒートパイプ式冷却器５の放熱フィンを冷却す
る空気の流れが隣のヒートパイプ式冷却器５の方向に矢印で示すように流れる場合は、各
ヒートパイプ式冷却器５の流出側に遮蔽板１０を配置すればよい。 In the above description, as shown in FIG. 1, the shielding plate 9 and the shielding plate 10 are provided, but only one of them may be provided. In this case, the shielding plate 9 or the shielding plate 10 may be provided behind the air flow that cools the radiating fins of the heat pipe type cooler 5, that is, on the outflow side.
FIG. 2 shows the direction of the air flow for cooling the radiating fin and the shielding plate 9 or shielding plate 1 in this case.
It is a top view for demonstrating the relationship with 0. FIG. As shown in FIG. 2A, when the flow of air that cools the heat dissipating fins of the heat pipe cooler 5 flows from the front stack 6 to the rear stack 6 as indicated by an arrow, each stack 6 What is necessary is just to arrange | position the shielding board 9 in back, ie, an outflow side. In addition, as shown in FIG. 2B, when the flow of air that cools the radiating fins of the heat pipe cooler 5 flows as indicated by an arrow in the direction of the adjacent heat pipe cooler 5, each heat The shielding plate 10 may be disposed on the outflow side of the pipe-type cooler 5.

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置について、図３を用いて説明する。
図３（ａ）は第２の実施形態の構成を示す正面図、同図（ｂ）はその側面図である。 (Second Embodiment)
Next, the power converter device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated using FIG.
FIG. 3A is a front view showing the configuration of the second embodiment, and FIG. 3B is a side view thereof.

この実施形態は、電力変換装置を構成するキュービクル１の上部に、上部が開口したダ
クト１１を設けたものである。通電により電力半導体素子或いはスタック６が発熱するが
、電力変換装置を構成するキュービクル１により熱の拡散が押さえられるので温められた
空気は十分な浮力を得て流速を増すことで冷却性能が向上するという効果がダクト１１に
より更に助長される。ダクト１１は大きい方が流れのロスが少ないが、装置の大型化を防
ぐためキュービクル１と同程度の大きさが望ましい。同様にダクト１１は高い方がその効
果は増加するが、装置の大型化を防ぐため装置の高さ以下にすべきである。ダクト１１の
形状は装置および装置の定格によって最適な形状が異なるのでダクト１１の形状寸法は限
定されるものではない。またダクト１１の材質についても限定されるものではない。 In this embodiment, a duct 11 having an upper opening is provided on an upper part of a cubicle 1 constituting the power conversion device. Although the power semiconductor element or the stack 6 generates heat when energized, the diffusion of heat is suppressed by the cubicle 1 constituting the power converter, so that the warmed air obtains sufficient buoyancy and increases the flow rate, thereby improving the cooling performance. This effect is further promoted by the duct 11. The larger the duct 11, the smaller the loss of flow, but it is desirable that the duct 11 has the same size as the cubicle 1 in order to prevent the apparatus from becoming large. Similarly, the higher the duct 11, the greater the effect, but it should be less than the height of the apparatus to prevent the apparatus from becoming large. Since the optimum shape of the duct 11 varies depending on the device and the rating of the device, the shape and size of the duct 11 are not limited. Further, the material of the duct 11 is not limited.

以下、第３乃至第８の実施形態は、上記第１及び第２の実施形態に使用するヒートパイ
プ式冷却器またはヒートパイプ式冷却装置に関するものである。 Hereinafter, the third to eighth embodiments relate to a heat pipe type cooler or a heat pipe type cooling device used in the first and second embodiments.

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器について、図４を用いて説明する
。 (Third embodiment)
A heat pipe type cooler according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図４（ａ）は第３の実施形態の構成を示す正面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は
、その主要部の平面図である。図４において、１２は放熱フィン、１３は通気孔、１４は
ヒートパイプ、１５は受熱部である。 FIG. 4A is a front view showing the configuration of the third embodiment, FIG. 4B is a side view, and FIG. 4C is a plan view of the main part thereof. In FIG. 4, 12 is a radiation fin, 13 is a vent hole, 14 is a heat pipe, and 15 is a heat receiving part.

この実施形態は、図４（ｂ）に示すように、従来のヒートパイプ式冷却器の放熱フィン
１２に傾斜した部分を有する形状をしている。即ち、放熱フィン１２の前部が下向きに、
そして後部が上向きに傾斜した部分を有する形状をしている。 In this embodiment, as shown in FIG. 4B, the heat radiation fin 12 of the conventional heat pipe type cooler has a shape having inclined portions. That is, the front part of the radiation fin 12 faces downward,
And it has the shape which has the part which the rear part inclined upwards.

これにより放熱フィン１２の前部下方から空気が流入し、後部上方から流出して、放熱
フィン１２の熱を奪い冷却が行われることで、ヒートパイプ式冷却器の垂直方向への配置
を可能にする。 As a result, air flows in from the lower front part of the radiating fins 12 and flows out from the upper upper part of the radiating fins 12 to remove heat from the radiating fins 12 and perform cooling so that the heat pipe cooler can be arranged in the vertical direction. To do.

放熱フィン１２の形状は、放熱フィン１２の水平な部分に空気が澱み熱が蓄積されるの
を防ぐ為に、水平な部分の寸法を極力小さくするのが望ましいが、それが不可能な場合に
は、同一な形状を持った放熱フィン１２に、図４（ｃ）に示すように孔或いは切り欠きの
様な上下の流れを可能にするもの（以下通気孔と呼ぶ）１３を有するものと、通気孔１３
を持たない放熱フィン１２とを用意し、通気孔１３を有する放熱フィン１２を複数個配置
した中に、通気孔１３を持たない放熱フィン１２を数個おきに配置する。 The shape of the heat dissipating fin 12 is desirable to reduce the size of the horizontal portion as much as possible in order to prevent air from stagnating in the horizontal portion of the heat dissipating fin 12 and accumulating heat. Has a heat radiation fin 12 having the same shape, and has a thing (hereinafter referred to as a vent hole) 13 that allows a vertical flow such as a hole or notch as shown in FIG. Vent hole 13
The heat dissipating fins 12 having no air holes 13 are prepared, and the heat dissipating fins 12 having no air holes 13 are arranged every several heat dissipating fins 12 having the air holes 13.

このように、通気孔１３により、上下方向の空気の流れを発生させ放熱フィン１２間の
熱の蓄積を防ぎヒートパイプ式冷却器の冷却性能を向上させることが出来る。 As described above, the vent hole 13 can generate an air flow in the vertical direction to prevent heat accumulation between the radiating fins 12 and improve the cooling performance of the heat pipe cooler.

この際全ての放熱フィン１２に対して通気孔１３を設けずに、数個おきに通気孔１３を
持たない放熱フィン１２を設けることで下方の熱が上部に蓄積されるのを防ぐことができ
る。 At this time, by not providing the vent holes 13 for all the radiating fins 12, but by providing the radiating fins 12 that do not have the vent holes 13 every few, it is possible to prevent the downward heat from being accumulated in the upper part. .

但し、通気孔１３の形状によっては放熱フィン１２の放熱面積の減少に伴うヒートパイ
プ式冷却器の性能低下が生じるので、その面積は出来るだけ小さい方がよいが通気孔１３
の大きさは、装置の発熱量により異なるためその大きさは限定されるものではない。 However, depending on the shape of the vent hole 13, the performance of the heat pipe type cooler is reduced due to a decrease in the heat radiation area of the radiation fins 12, so the area should be as small as possible.
The size is not limited because it varies depending on the amount of heat generated by the apparatus.

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器について、図５を用いて説
明する。 (Fourth embodiment)
Next, a heat pipe type cooler according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図５（ａ）は第４の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の主要部の構成を示す平面図
、同図（ｂ）はその正面図である。 Fig.5 (a) is a top view which shows the structure of the principal part of the heat pipe type cooler based on 4th Embodiment, The same figure (b) is the front view.

この実施形態は、図５に示すように、各放熱フィン１２が、ヒートパイプ１４が貫通す
る水平部１６とその水平部１６の両端が折り曲げられて形成された直角三角形状の垂直部
１７と、垂直部１７における三角形の斜辺の部分が更に折り曲げられて形成された傾斜部
１８とから構成されている。この傾斜部１８により、下方から上方へ空気が流れることに
よってヒートパイプ式冷却器の垂直配置を可能にする。傾斜部１８は連続的に傾斜してい
るので、流れの澱みが生じにくいことから損失が少なく良好な冷却性能が得られる。傾斜
部１８の水平方向からの傾斜角度は小さいほうがスペース効率は良いが、傾斜角度が小さ
くなると、流れに対する抵抗が大きくなり放熱フィン間に澱みが生じる等の問題により冷
却効率が低下する。放熱フィンの配置間隔や放熱フィンの面積によって、傾斜角度は決ま
るものなのでこの傾斜角度については限定するものではない。 In this embodiment, as shown in FIG. 5, each radiating fin 12 includes a horizontal portion 16 through which the heat pipe 14 penetrates, and a vertical portion 17 having a right triangular shape formed by bending both ends of the horizontal portion 16, The portion of the hypotenuse of the triangle in the vertical portion 17 is composed of an inclined portion 18 formed by further bending. The inclined portion 18 enables vertical arrangement of the heat pipe type cooler by allowing air to flow from below to above. Since the inclined portion 18 is continuously inclined, flow stagnation is unlikely to occur, so that a good cooling performance can be obtained with little loss. The space efficiency is better when the inclination angle of the inclined portion 18 from the horizontal direction is smaller. However, when the inclination angle is smaller, the cooling efficiency decreases due to problems such as increased resistance to flow and stagnation between the radiating fins. Since the inclination angle is determined by the arrangement interval of the radiation fins and the area of the radiation fins, the inclination angle is not limited.

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器について、図６を用いて説
明する。 (Fifth embodiment)
Next, a heat pipe cooler according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図６（ａ）は第５の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の主要部の構成を示す平面図
、同図（ｂ）はその正面図である。 FIG. 6A is a plan view showing the configuration of the main part of the heat pipe cooler according to the fifth embodiment, and FIG. 6B is a front view thereof.

この実施形態は、第４の実施形態における放熱フィン１２の水平部１６に、図６（ａ）
に示すように孔或いは切り欠きの様な上下の流れを可能にするもの（以下通気孔と呼ぶ）
１３を有するものと、通気孔１３を持たない放熱フィン１２とを用意し、通気孔１３を有
する放熱フィン１２を複数個配置した中に、通気孔１３を持たない放熱フィン１２を数個
おきに配置することによって、上下方向の空気の流れを発生させ放熱フィン１２間の熱の
蓄積を防ぎヒートパイプ式冷却器の冷却性能の向上させることが出来る。 In this embodiment, the horizontal portion 16 of the radiating fin 12 in the fourth embodiment is shown in FIG.
As shown in Fig. 1, which enables up and down flow like holes or notches (hereinafter referred to as vent holes)
13 and a heat dissipating fin 12 having no vent hole 13 are prepared, and a plurality of heat dissipating fins 12 having the vent hole 13 are arranged. By disposing, it is possible to generate an air flow in the vertical direction and prevent heat accumulation between the radiating fins 12 and improve the cooling performance of the heat pipe type cooler.

但し通気孔１３の形状によっては放熱フィン１２の放熱面積の減少に伴うヒートパイプ
式冷却器の性能低下が生じるので、その面積は出来るだけ小さい方がよいが通気孔１３の
大きさは装置の発熱量によるためその大きさは限定されるものではない。 However, depending on the shape of the vent hole 13, the performance of the heat pipe type cooler is reduced due to the reduction of the heat radiation area of the heat radiation fin 12, so the area should be as small as possible. The size is not limited because of the amount.

（第６の実施形態）
次に、本発明に係るヒートパイプ式冷却器の第６の実施形態について、図７を用いて説
明する。 (Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the heat pipe type cooler according to the present invention will be described with reference to FIG.

図７（ａ）は第６の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の構成を示す平面図、（ｂ）
はその正面図、（ｃ）はその側面図を示す。 Fig.7 (a) is a top view which shows the structure of the heat pipe type cooler based on 6th Embodiment, (b)
Is a front view thereof, and FIG.

この実施形態は、放熱フィン取付体１９に取付けられ、垂直方向に配置された放熱フィ
ン１２を形成する上部フィン１２Ａと下部フィン１２Ｂとの間に遮蔽板２０を有するヒー
トパイプ式冷却器である。図７のように上部フィン１２Ａと下部フィン１２Ｂが縦方向に
配置されているので垂直方向への配置の際に、放熱フィン間に澱みが生じ冷却効率を低下
させることなく、良好な冷却効率を得ることが出来る。また上部フィン１２Ａと下部フィ
ン１２Ｂとの間に設けられた遮蔽板２０により上部での熱の蓄積を抑制し最高温度上昇を
大幅に抑制することが出来る。 This embodiment is a heat pipe type cooler that has a shielding plate 20 between an upper fin 12A and a lower fin 12B that are attached to a radiating fin attachment body 19 and that form radiating fins 12 arranged in a vertical direction. As shown in FIG. 7, the upper fins 12A and the lower fins 12B are arranged in the vertical direction, so that in the vertical arrangement, stagnation occurs between the radiating fins, and a good cooling efficiency is achieved without reducing the cooling efficiency. Can be obtained. Further, the shielding plate 20 provided between the upper fin 12A and the lower fin 12B can suppress the accumulation of heat in the upper portion and can greatly suppress the maximum temperature rise.

遮蔽板２０の水平方向からの傾斜角度は大きい方が流れの損失は少ないが、放熱フィン
１２の取りつけ面積が減少しヒートパイプ式冷却器が大型化することになる。なお、この
傾斜角度は限定されるものではない。また遮蔽板２０の材質や形状などについても限定さ
れるものではない。 The larger the angle of inclination of the shielding plate 20 from the horizontal direction, the smaller the loss of flow, but the mounting area of the radiating fins 12 is reduced and the size of the heat pipe cooler is increased. In addition, this inclination angle is not limited. Further, the material and shape of the shielding plate 20 are not limited.

（第７の実施形態）
次に、本発明に係るヒートパイプ式冷却器の第７の実施形態について、図８を用いて説
明する。図８は第７の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の主要部の構成を示す斜視図
である。 (Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the heat pipe type cooler according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the main part of the heat pipe type cooler according to the seventh embodiment.

この実施形態は、図８に示すように、ヒートパイプ式冷却器の受熱部１５に凍結防止用
のヒーター２１を設けたものである。ヒートパイプ式冷却器の冷媒として純水を用いた場
合、装置停止時の周囲温度による内部の純水の凍結を防止し装置の故障を防ぐことができ
る。但しヒーター２１の取りつけ位置は図８のようにヒーター２１を受熱部１５に内蔵す
るということに限定されない。またヒーター２１は電気的に主回路の電位に対し十分な耐
圧を持つか或いは絶縁された回路に接続されたものとする。 In this embodiment, as shown in FIG. 8, the heat receiving part 15 of the heat pipe type cooler is provided with a heater 21 for preventing freezing. When pure water is used as the refrigerant of the heat pipe type cooler, the internal pure water can be prevented from freezing due to the ambient temperature when the apparatus is stopped, and the apparatus can be prevented from malfunctioning. However, the mounting position of the heater 21 is not limited to that the heater 21 is built in the heat receiving portion 15 as shown in FIG. The heater 21 is assumed to be electrically connected to a circuit that has a sufficient withstand voltage with respect to the potential of the main circuit or is insulated.

（第８の実施形態）
次に、本発明に係るヒートパイプ式冷却装置の第８の実施形態について、図９を用いて
説明する。図９は第８の実施形態に係るヒートパイプ式冷却装置の構成を示す側面図であ
る。 (Eighth embodiment)
Next, 8th Embodiment of the heat pipe type cooling device which concerns on this invention is described using FIG. FIG. 9 is a side view showing the configuration of the heat pipe type cooling device according to the eighth embodiment.

この実施形態は、図９（ａ）に示すように、一対のヒートパイプ式冷却器、即ち第１の
ヒートパイプ式冷却器５ａと第２のヒートパイプ式冷却器５ｂとを、その放熱フィン間を
流れる空気の流入する側が内側に、そして、その放熱フィン間を流れる空気の流出する側
が外側になるように配置したものヒートパイプ式冷却装置である。なお、これら第１及び
第２のヒートパイプ式冷却器５ａ、５ｂの受熱部の間に、電力用半導体素子８が配置され
ている。 In this embodiment, as shown in FIG. 9 (a), a pair of heat pipe type coolers, that is, a first heat pipe type cooler 5a and a second heat pipe type cooler 5b, are arranged between the radiating fins. The heat pipe type cooling device is arranged such that the air flowing-in side is on the inner side and the air-flowing side between the radiating fins is on the outer side. A power semiconductor element 8 is disposed between the heat receiving portions of the first and second heat pipe type coolers 5a and 5b.

このように、一対のヒートパイプ式冷却器５ａ、５ｂを、その放熱フィン間を流れる空
気の流出する側が外側になるように配置することにより、相互作用により空気の流速を増
すことができ、またヒートパイプ式冷却器相互の熱の干渉を防ぐことが出来る。 Thus, by arranging the pair of heat pipe type coolers 5a and 5b so that the air flowing out between the heat dissipating fins is on the outside, the air flow rate can be increased by the interaction, and Interference of heat between heat pipe type coolers can be prevented.

なお、図９（ｂ）に示すように、ヒートパイプ式冷却器の放熱フィン間を流れる空気が
排出される側が外側になるように配置されたヒートパイプ式冷却器対を複数対配置してヒ
ートパイプ式冷却装置を構成することもできる。この場合は各対間に、即ちヒートパイプ
式冷却器５ｂ、５ｃのそれぞれの放熱フィン間を流れる空気の流出する側であるヒートパ
イプ式冷却器５ｂとヒートパイプ式冷却器５ｃとの間に、遮蔽板１０を配置することによ
り、ヒートパイプ式冷却器相互の熱の干渉を防ぐことが出来る。 In addition, as shown in FIG.9 (b), it heats by arrange | positioning several pairs of heat pipe type cooler pairs arrange | positioned so that the side from which the air which flows between the radiation fins of a heat pipe type cooler is discharged | emitted may become an outer side. A pipe-type cooling device can also be configured. In this case, between each pair, that is, between the heat pipe type cooler 5b and the heat pipe type cooler 5c on the side from which the air flowing between the heat radiation fins of the heat pipe type coolers 5b and 5c flows out, By arranging the shielding plate 10, it is possible to prevent heat interference between the heat pipe type coolers.

本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す正面図及び側面図。The front view and side view which show the structure of the power converter device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態における空気の流れと遮蔽板との関係を説明するための平面図。The top view for demonstrating the relationship between the flow of air and the shielding board in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す正面図及び側面図。The front view and side view which show the structure of the power converter device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す正面図、側面図、及び平面図。The front view, side view, and top view which show the structure of the power converter device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の主要部の構成を示す平面図及び正面図。The top view and front view which show the structure of the principal part of the heat pipe type cooler which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の主要部の構成を示す平面図及び正面図。The top view and front view which show the structure of the principal part of the heat pipe type cooler which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の構成を示す平面図、正面図、及び側面図。The top view, front view, and side view which show the structure of the heat pipe type cooler which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の主要部の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the principal part of the heat pipe type cooler which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第８の実施形態に係るヒートパイプ式冷却装置の構成を示す側面図。The side view which shows the structure of the heat pipe type cooling device which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 従来の電力変換装置の構成を示す正面図。The front view which shows the structure of the conventional power converter device.

符号の説明Explanation of symbols

５ａ、５ｂ…ヒートパイプ式冷却器
８…電力用半導体素子
１０…遮蔽板
１２…放熱フィン 5a, 5b ... heat pipe type cooler 8 ... power semiconductor element 10 ... shielding plate 12 ... radiation fin

Claims

電力用半導体素子を両端から挟む受熱部と、この受熱部から前記電力用半導体素子に対して上方に配置されたヒートパイプとを有する第１及び第２のヒートパイプ式冷却器を備えた電力変換装置用ヒートパイプ式冷却装置であって、Power conversion provided with first and second heat pipe type coolers having a heat receiving part sandwiching the power semiconductor element from both ends, and a heat pipe arranged above the heat receiving part with respect to the power semiconductor element A heat pipe type cooling device for the device,
前記ヒートパイプは、The heat pipe is
前記電力用半導体素子側から水平方向外側に向かって上方に傾斜して設けられた１又は複数の放熱フィンを有するIt has one or a plurality of radiating fins inclined upward from the power semiconductor element side toward the outside in the horizontal direction.
ことを特徴とする電力変換装置用ヒートパイプ式冷却装置。The heat pipe type cooling device for power converters characterized by the above-mentioned.