JPH05211258A - 沸騰冷却装置 - Google Patents
沸騰冷却装置Info
- Publication number
- JPH05211258A JPH05211258A JP19149091A JP19149091A JPH05211258A JP H05211258 A JPH05211258 A JP H05211258A JP 19149091 A JP19149091 A JP 19149091A JP 19149091 A JP19149091 A JP 19149091A JP H05211258 A JPH05211258 A JP H05211258A
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- Japan
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- evaporation container
- cooling device
- boiling
- relay tank
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Abstract
(57)【要約】
【目的】大容量主回路半導体素子及び補助回路半導体素
子の冷却装置を共用一体化し、小形，軽量な沸騰冷却装
置を提供する。 【構成】主回路半導体素子の蒸発容器２Ａと補助回路半
導体素子の蒸発容器２Ｂ、これに連通する絶縁碍子４
Ａ，４Ｂ、ベローズ５Ａ，５Ｂで構成した蒸気管路を中
継タンク６に接合して蒸気室７，液体室８及び凝縮器を
共用する。
子の冷却装置を共用一体化し、小形，軽量な沸騰冷却装
置を提供する。 【構成】主回路半導体素子の蒸発容器２Ａと補助回路半
導体素子の蒸発容器２Ｂ、これに連通する絶縁碍子４
Ａ，４Ｂ、ベローズ５Ａ，５Ｂで構成した蒸気管路を中
継タンク６に接合して蒸気室７，液体室８及び凝縮器を
共用する。
Description
【産業上の利用分野】本発明は鉄道車両用電気回路の半
導体素子を冷却する沸騰冷却装置に係り、特に、液体冷
媒を入れた蒸発容器を発熱体に密着させて冷却する方式
において小形軽量化に好適な沸騰冷却装置に関する。
導体素子を冷却する沸騰冷却装置に係り、特に、液体冷
媒を入れた蒸発容器を発熱体に密着させて冷却する方式
において小形軽量化に好適な沸騰冷却装置に関する。
【従来の技術】鉄道車両で使用される平形半導体素子の
冷却装置は素子の交換が容易な特開昭58−37482号公報
に示す構造の冷却装置が採用されている。鉄道車両では
車両の駆動用電動機の制御方法として直流電源を交流電
源に変換して交流モータを駆動するインバータ方式が採
用されており冷却装置はこのインバータ主回路に使用し
ている半導体素子の冷却機構を示しており、主回路半導
体素子のスイッチング作用を効率良く行なわしめるため
には主回路に付随してバイパス回路が必要である。この
回路はダイオード，コンデンサ，抵抗器よりなり、回路
のリアクタンスを最小とする配線、及び機器配置が要求
される。制御電流が大容量になれば必然的にバイパス回
路の機器も大容量化する。又、バイパス回路に使用する
半導体素子も冷却を行う必要が生じると同時にリアクタ
ンスの低減のため配線長も最短にする必要上各機器を接
近して配置することになる。前述の公知例では制御電流
が小容量のため、機器が小形であり、コンパクトな配置
が可能であった。
冷却装置は素子の交換が容易な特開昭58−37482号公報
に示す構造の冷却装置が採用されている。鉄道車両では
車両の駆動用電動機の制御方法として直流電源を交流電
源に変換して交流モータを駆動するインバータ方式が採
用されており冷却装置はこのインバータ主回路に使用し
ている半導体素子の冷却機構を示しており、主回路半導
体素子のスイッチング作用を効率良く行なわしめるため
には主回路に付随してバイパス回路が必要である。この
回路はダイオード，コンデンサ，抵抗器よりなり、回路
のリアクタンスを最小とする配線、及び機器配置が要求
される。制御電流が大容量になれば必然的にバイパス回
路の機器も大容量化する。又、バイパス回路に使用する
半導体素子も冷却を行う必要が生じると同時にリアクタ
ンスの低減のため配線長も最短にする必要上各機器を接
近して配置することになる。前述の公知例では制御電流
が小容量のため、機器が小形であり、コンパクトな配置
が可能であった。
【発明が解決しようとする課題】鉄道車両で使用される
半導体素子は高速でのスイッチング作用により直流から
交流電源を得るインバータとして車両駆動用電動機の主
回路に使用されている。この半導体素子のスイッチング
動作を円滑に行なうには、主回路「切」時の電流のバイ
パス回路としてダイオード，コンデンサ，抵抗器で構成
したスナバ回路が必要である。このスナバ回路は主回路
半導体素子の特性を有効に引き出すために電気回路のリ
アクタンスを最小とする必要があり、従って、回路の配
線長も最短で接続することが要求される。一方、スナバ
回路に使用されるダイオード等の半導体素子はその制御
電流が大きくなれば主回路半導体素子と同様、冷却する
必要が生じる。そのため冷却装置の複合化，大形化は避
けられない。本発明の目的は複合する冷却装置を一体化
し、小形軽量化された大容量の沸騰冷却装置を提供する
ことにある。
半導体素子は高速でのスイッチング作用により直流から
交流電源を得るインバータとして車両駆動用電動機の主
回路に使用されている。この半導体素子のスイッチング
動作を円滑に行なうには、主回路「切」時の電流のバイ
パス回路としてダイオード，コンデンサ，抵抗器で構成
したスナバ回路が必要である。このスナバ回路は主回路
半導体素子の特性を有効に引き出すために電気回路のリ
アクタンスを最小とする必要があり、従って、回路の配
線長も最短で接続することが要求される。一方、スナバ
回路に使用されるダイオード等の半導体素子はその制御
電流が大きくなれば主回路半導体素子と同様、冷却する
必要が生じる。そのため冷却装置の複合化，大形化は避
けられない。本発明の目的は複合する冷却装置を一体化
し、小形軽量化された大容量の沸騰冷却装置を提供する
ことにある。
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
には、本発明は主回路冷却装置に設けた中継タンクを蒸
気室と液体室に二分割し、主回路蒸発容器に連通する蒸
気管路とスナバ回路蒸発容器に連通する蒸気管路を中継
タンク蒸気室に、又、それぞれの蒸発容器下部に連通す
る液戻りパイプを中継タンク液体室より連通して冷媒の
循環路を形成する。
には、本発明は主回路冷却装置に設けた中継タンクを蒸
気室と液体室に二分割し、主回路蒸発容器に連通する蒸
気管路とスナバ回路蒸発容器に連通する蒸気管路を中継
タンク蒸気室に、又、それぞれの蒸発容器下部に連通す
る液戻りパイプを中継タンク液体室より連通して冷媒の
循環路を形成する。
【作用】主回路半導体素子用蒸発容器より沸騰する冷媒
蒸気とスナバ回路半導体素子用蒸発容器より沸騰する冷
媒蒸気は共用する中継タンクの蒸気室で集合し、凝縮器
に向う。凝縮器で冷却液化された冷媒は降下して中継タ
ンクの液体室に溜る。中継タンクの液体室にはそれぞれ
の蒸発容器に連通する液戻りパイプが設けられており液
体冷媒は分散流下して蒸発容器に戻る。冷媒はこのよう
な熱サイクルをくり返し、かつ、中継タンク，凝縮器は
二つの回路の半導体素子冷却に共用されて作用する。
蒸気とスナバ回路半導体素子用蒸発容器より沸騰する冷
媒蒸気は共用する中継タンクの蒸気室で集合し、凝縮器
に向う。凝縮器で冷却液化された冷媒は降下して中継タ
ンクの液体室に溜る。中継タンクの液体室にはそれぞれ
の蒸発容器に連通する液戻りパイプが設けられており液
体冷媒は分散流下して蒸発容器に戻る。冷媒はこのよう
な熱サイクルをくり返し、かつ、中継タンク，凝縮器は
二つの回路の半導体素子冷却に共用されて作用する。
【実施例】以下、本発明の一実施例を図により説明す
る。図２は本発明の沸騰冷却装置の正面図であり、図１
は図２のＩ−Ｉ断面図である。図３は図２の側面図を示
し、図４は図３のIVから見た図を示す。主回路の半導体
素子１Ａ，１Ｂは蒸発容器２Ａ及びこれらを圧接するス
タッドボルト３Ａで挾持され、半導体素子１Ａ，１Ｂで
発生する熱を蒸発容器２Ａに伝導するようになってい
る。蒸発容器２Ａには絶縁継手４Ａ，ベローズ５Ａが連
接され蒸気管路を形成し、その端部は中継タンク６の蒸
気室７側に接合されている。中継タンク６は蒸気室７と
液体室８に二分割されており、液体室８からは液戻りパ
イプ９Ａが蒸気管路内を貫通して蒸発容器２Ａの下部ま
で垂下しており冷媒液を蒸発容器に供給するようになっ
ている。一方、スナバ回路側の半導体素子１０Ａ，１０
Ｂは蒸発容器２Ｂを左右からスタッドボルト３Ｂを介し
て圧接挾持されている。スナバ回路側の蒸発容器２Ｂに
は絶縁碍子４Ｂ，ベローズ５Ｂが連接されて蒸気管路を
形成し、その端部は中継タンク６の蒸気室７側に接合さ
れている。又、液体室８からは液戻りパイプ９Ｂが蒸気
管路内を貫通して蒸発容器２Ｂの下部まで垂下して形成
され、冷媒液を蒸発容器２Ｂに供給するようになってい
る。中継タンク６は凝縮器１１の下ヘッダ１２に接合さ
れており、沸騰蒸気は蒸気室７から下ヘッダ蒸気室を経
由して凝縮器蒸気管１３に流入する。下ヘッダ１２は蒸
気管１３側と凝縮管１４側にヘッダ室が仕切板１５で仕
切られている。沸騰蒸気は蒸気管１３，上ヘッダ１６を
経由して凝縮管１４に流入し、ここで熱交換を行なって
冷媒蒸気は液下し、下ヘッダ１２を経由して中継タンク
８の液体室に溜る、液体室に溜った冷媒はそれぞれ液戻
りパイプ９Ａ，９Ｂを介して蒸発容器２Ａ，２Ｂに流下
する。本発明では蒸発容器を下方に、凝縮器を上方に配
置して蒸気の吹き上り及び冷媒液の流下を容易ならし
め、かつ、中継タンクを共用することによりスナバ回路
の半導体素子を主回路半導体素子の近傍に配設でき、配
線長も短かくできるため、コンパクトで大容量の沸騰冷
却装置が提供できる。
る。図２は本発明の沸騰冷却装置の正面図であり、図１
は図２のＩ−Ｉ断面図である。図３は図２の側面図を示
し、図４は図３のIVから見た図を示す。主回路の半導体
素子１Ａ，１Ｂは蒸発容器２Ａ及びこれらを圧接するス
タッドボルト３Ａで挾持され、半導体素子１Ａ，１Ｂで
発生する熱を蒸発容器２Ａに伝導するようになってい
る。蒸発容器２Ａには絶縁継手４Ａ，ベローズ５Ａが連
接され蒸気管路を形成し、その端部は中継タンク６の蒸
気室７側に接合されている。中継タンク６は蒸気室７と
液体室８に二分割されており、液体室８からは液戻りパ
イプ９Ａが蒸気管路内を貫通して蒸発容器２Ａの下部ま
で垂下しており冷媒液を蒸発容器に供給するようになっ
ている。一方、スナバ回路側の半導体素子１０Ａ，１０
Ｂは蒸発容器２Ｂを左右からスタッドボルト３Ｂを介し
て圧接挾持されている。スナバ回路側の蒸発容器２Ｂに
は絶縁碍子４Ｂ，ベローズ５Ｂが連接されて蒸気管路を
形成し、その端部は中継タンク６の蒸気室７側に接合さ
れている。又、液体室８からは液戻りパイプ９Ｂが蒸気
管路内を貫通して蒸発容器２Ｂの下部まで垂下して形成
され、冷媒液を蒸発容器２Ｂに供給するようになってい
る。中継タンク６は凝縮器１１の下ヘッダ１２に接合さ
れており、沸騰蒸気は蒸気室７から下ヘッダ蒸気室を経
由して凝縮器蒸気管１３に流入する。下ヘッダ１２は蒸
気管１３側と凝縮管１４側にヘッダ室が仕切板１５で仕
切られている。沸騰蒸気は蒸気管１３，上ヘッダ１６を
経由して凝縮管１４に流入し、ここで熱交換を行なって
冷媒蒸気は液下し、下ヘッダ１２を経由して中継タンク
８の液体室に溜る、液体室に溜った冷媒はそれぞれ液戻
りパイプ９Ａ，９Ｂを介して蒸発容器２Ａ，２Ｂに流下
する。本発明では蒸発容器を下方に、凝縮器を上方に配
置して蒸気の吹き上り及び冷媒液の流下を容易ならし
め、かつ、中継タンクを共用することによりスナバ回路
の半導体素子を主回路半導体素子の近傍に配設でき、配
線長も短かくできるため、コンパクトで大容量の沸騰冷
却装置が提供できる。
【発明の効果】本発明によれば、主回路半導体素子の冷
却装置の凝縮器及び中継タンクに補助回路用半導体素子
の冷却ユニットを組合せて共用化することによりコンパ
クトで小形軽量な沸騰冷却装置を提供することができ
る。
却装置の凝縮器及び中継タンクに補助回路用半導体素子
の冷却ユニットを組合せて共用化することによりコンパ
クトで小形軽量な沸騰冷却装置を提供することができ
る。
【図１】本発明の一実施例を示す沸騰冷却装置の断面
図。
図。
【図２】本発明の一実施例を示す沸騰冷却装置の正面
図。
図。
【図３】本発明の一実施例を示す沸騰冷却装置の側面
図。
図。
【図４】図３のIV矢視図。
２Ａ，２Ｂ…蒸発容器、４Ａ，４Ｂ…絶縁碍子、５Ａ，
５Ｂ…ベローズ、６…中継タンク、７…蒸気室、８…液
体室、９Ａ，９Ｂ…液戻りパイプ、１０Ａ，１０Ｂ…ス
ナバ回路半導体素子、１１…凝縮器。
５Ｂ…ベローズ、６…中継タンク、７…蒸気室、８…液
体室、９Ａ，９Ｂ…液戻りパイプ、１０Ａ，１０Ｂ…ス
ナバ回路半導体素子、１１…凝縮器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板鼻 博 茨城県勝田市堀口832番地の２ 日立シス テムプラザ勝田 日立水戸エンジニアリン グ株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】電気回路の主回路を構成する第一の半導体
素子群を挾持して冷却する液体冷媒を収納する蒸発容
器、前記蒸発容器に連結された絶縁継手，ベローズ等で
構成された管路、前記管路を集合し、凝縮器ヘッダと前
記蒸発容器を連通させる中継タンク、前記管路内を貫通
して前記凝縮器ヘッダと前記蒸発容器を連通する液戻し
パイプを備えてなる沸騰冷却装置において、第二の半導
体素子群を、前記沸騰冷却装置の前記中継タンクを共用
して前記第一の半導体素子群と並列に配置したことを特
徴とする沸騰冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19149091A JPH05211258A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 沸騰冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19149091A JPH05211258A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 沸騰冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211258A true JPH05211258A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=16275515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19149091A Pending JPH05211258A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 沸騰冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05211258A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997008456A1 (de) * | 1995-08-31 | 1997-03-06 | Isad Electronic Systems Gmbh & Co. Kg | Starter/generator für einen verbrennungsmotor, insbesondere eines kraftfahrzeugs |
| US5806583A (en) * | 1995-04-14 | 1998-09-15 | Nippondenso Co. Ltd. | Easily manufactured cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant and method of manufacturing the same |
-
1991
- 1991-07-31 JP JP19149091A patent/JPH05211258A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5806583A (en) * | 1995-04-14 | 1998-09-15 | Nippondenso Co. Ltd. | Easily manufactured cooling apparatus using boiling and condensing refrigerant and method of manufacturing the same |
| WO1997008456A1 (de) * | 1995-08-31 | 1997-03-06 | Isad Electronic Systems Gmbh & Co. Kg | Starter/generator für einen verbrennungsmotor, insbesondere eines kraftfahrzeugs |
| EP0876554A1 (de) * | 1995-08-31 | 1998-11-11 | ISAD Electronic Systems GmbH & Co.KG | Starter/generator für einen verbrennungsmotor, insbesondere eines kraftfahrzeugs |
| EP0876554B1 (de) * | 1995-08-31 | 2000-11-02 | Continental ISAD Electronic Systems GmbH & Co. KG | Starter/generator für einen verbrennungsmotor, insbesondere eines kraftfahrzeugs |
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