KR19990037381A - 전력변환장치 및 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기 - Google Patents

Abstract

전력용 반도체소자(8) 및 전력용 반도체소자(8)를 냉각하기 위한 히트파이프식 냉각기(5)를 갖는 스택(stack)(6)을 수직방향으로 배치한다. 히트파이프식 냉각기(5)에는 스택(6)을 수납한 프레임(1B)에 설치한 가이드레일(2)을 따라 이동할 수 있는 가동부(3)를 설치한다. 또 스택(6)의 하방에 외부와의 접속용 도체를 포함한 전기용품(7)을 배치한다. 이와 같은 배치에 따라 히트파이프식 냉각기의 배치에 의한 영향을 받기 어려운 것으로 하고, 장치의 스페이스 절약을 꾀할 수가 있다.

Description

전력변환장치 및 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기

본 발명은 복수의 전력용 반도체소자, 소자 냉각용의 히트파이프식 냉각기 및 도체 기타의 전기용품 등에 의해 구성되는 전력변환장치 및 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기에 관한 것이다.

근년에 전력변환장치는 전력용 반도체소자의 대용량화·고속화에 수반하여 발열손실의 증대가 문제가 되고 있다. 이 때문에 전력용 반도체소자용 냉각장치의 냉각효율의 향상을 꾀하여 발열손실의 증대에 대응하고, 장치의 대형화를 피하는 것이 중요한 기술과제가 되어 있다.

히트파이프식 냉각기를 사용한 자냉식 전력변환장치의 개략 구성을 도 1에 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이 전력변환장치는 냉각기인 히트파이프식 냉각기(101), 전력용 반도체소자(102), 도체 등의 전기용품(103) 및 프레임(104) 등이 주된 구성요소이다.

이 히트파이프식 냉각기(101)는 도 1과 같이 전력용 반도체소자(102)와 접촉하는 수열부(受熱部)(105), 히트파이프(106) 및 방열휜(fin)(107)을 주된 구성요소로 한다. 또 방열휜(107)은 히트파이프(106)에 대해 수직으로 배치되어 있다. 이러한 형상 때문에 팬 등의 강제냉각계를 갖지 않고 자연 대류에 의해 냉각하는 자냉식의 전력변환장치의 경우, 히트파이프식 냉각기(101)의 방열휜(107)이 수평이 되도록, 즉 히트파이프(106)가 수직이 되도록 배치하면 각 휜간에 공기가 괴어 버려서 냉각효율이 저하한다. 한편 방열휜(107)이 수직이 되도록 히트파이프(106)를 수평으로 배치하면 냉각액의 액이 복귀되지 않는다. 따라서 히트파이프식 냉각기(101)의 배치는 도 1과 같이 냉각액의 액의 복귀를 고려해서 어느 정도 각도를 가지게 하여 옆으로 향해 배치하는 것이 일반적이다.

이와 같이 구성된 전력변환장치는 인버터나 정류기 등의 용도에 많이 사용되고 있으며, 전력분야에서 필요 불가결한 것으로 되어 있다.

그러나 상기 종래의 히트파이프식 냉각기를 사용한 자냉식의 전력변환장치에서는, 상술한 바와 같이 히트파이프식 냉각기(101)의 형상에 의한 특성상, 그 배치는 한정되어 도 1과 같이 방열휜(107)을 가능한 한 수직이 되도록 배치하고 있기 때문에, 장치의 형상 치수가 히트파이프식 냉각기(101)의 형상 치수에 크게 좌우된다.

그밖에 주회로의 구성 및 장치의 스페이스 절약을 고려하여, 주회로를 구성하는 스택을 상방향으로 쌓아 올린 구성을 취할 경우에는 장치 운전시의 온도상승은 각 단에서 차가 생기므로, 각 단의 냉각능력을 균일화할 수 있는 구조를 취하는 등의 방법을 취하기 때문에 장치의 높이 방향의 형상이 대형화하였다. 또 대용량화에 대응하기 위해서는 히트파이프식 냉각기와 전력용 반도체소자를 교대교대로 병렬 접속하여 주회로를 구성하기 때문에, 더욱 장치 형상의 대형화가 불가피하다. 이상과 같은 이유로 인해, 장치 전체를 소형화할 때에 히트파이프식 냉각기의 배치방법 및 형상 치수가 커다란 문제가 되고 있었다.

또 일반적으로 전력변환장치는 전력용 반도체소자, 히트파이프식 냉각기 및 기타 전기용품 등의 구성요소를 프레임에 조정하는 구조를 취하고 있기 때문에 수송시의 진동이나 지진 등에 의해 발생하는 진동으로부터 반도체소자 등의 용품의 파손방지를 고려한 설계를 행할 시에는, 장치 전체가 복잡한 진동계가 되기 때문에 대단히 곤란한 작업이 되었다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해,

·자연 대류에 의해 냉각하는 히트파이프식 냉각기를 수직방향의 배치에 있어서 충분한 냉각효율이 얻어지는 구조로 하고, 장치 본체의 형상이 히트파이프식 냉각기의 배치에 영향을 받기 어려운 것으로 하고, 장치 스페이스 절약이 뛰어난 전력변환장치 및 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기를 제공하는 것

·반도체소자 및 히트파이프식 냉각기 등의 주회로를 구성하는 용품을 프레임에 직접 고정하지 않은 구조로 하고, 장치 본체와의 사이에 스프링 감쇠계를 설치하여 주회로 구성용품의 진동을 억제하고, 수송시 및 지진 등에 대해 내진성이 뛰어난 전력변환장치를 제공하는 것

을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 전력변환장치의 개략 구성을 나타낸 정면도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 관한 전력변환장치의 개략 구성을 나타낸 정면도 및 측면도.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 관한 히트파이프식 냉각기의 개략 구성을 나타낸 정면도 및 측면도.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 관한 히트파이프식 냉각기의 개략 구성을 나타낸 정면도 및 측면도.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 관한 히트파이프식 냉각기의 개략 구성을 나타낸 정면도 및 측면도.

도 6은 본 발명의 제6 실시예에 관한 히트파이프식 냉각기의 개략 구성을 나타낸 평면도 및 정면도.

도 7은 본 발명의 제7 실시예에 관한 히트파이프식 냉각기의 개략 구성을 나타낸 정면도 및 측면도.

도 8은 본 발명의 제8 실시예에 관한 히트파이프식 냉각기의 일례의 개략 구성을 나타낸 사시도.

도 9는 본 발명의 제8 실시예에 관한 히트파이프식 냉각기의 다른 예의 개략 구성을 나타낸 평면도 및 정면도.

도 10은 본 발명의 제10 실시예에 관한 히트파이프식 냉각기 및 전력변환장치의 개략 구성을 나타낸 정면도.

본 발명의 상기 목적은 이하의 구성을 갖는 전력변환장치 및 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기를 제공함으로써 달성된다. 즉

본 발명에 관한 전력변환장치는 전력용 반도체소자 및 이 전력용 반도체소자를 냉각하기 위한 히트파이프식 냉각기를 갖는 스택을 수직방향으로 배치함과 동시에, 이 스택의 하방에 외부와의 접속용 도체를 포함한 전기용품을 배치한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 장치 안쪽 깊이 방향의 형상이 히트파이프식 냉각기의 형상에 좌우되지 않으며, 또한 상방향으로 쌓아 올리는 구조를 필요로 하지 않으므로, 장치 전체의 소형화 및 구조의 단순화가 가능해진다. 또 상방향으로 쌓아 올리는 구조를 취하지 않으므로, 양호한 냉각효율을 얻을 수가 있다. 또 외부와의 접속용 도체 컨덴서 등의 전기용품을 스택의 하방에 배치하기 때문에, 장치 전체의 소형화 및 구조의 단순화가 가능해진다.

또한 본 발명의 상기 목적은 이하의 구성을 갖는 전력변환장치 및 전력변환장치 히트파이프식 냉각기를 제공함으로써 달성된다. 즉

본 발명에 관한 전력변환장치는 전력용 반도체소자를 냉각하기 위한 히트파이프식 냉각기를 갖는 스택을 수직방향으로 배치함과 동시에, 스택을 수납한 프레임에 설치한 가이드레일을 따라 이동할 수 있는 가동부를 히트파이프식 냉각기에 설치하고, 스택의 하방에 외부와의 접속용 도체를 포함한 전기용품을 배치한다.

이와 같이 히트파이프식 냉각기를 이동시키기 위한 가동부를 설치함으로써, 전력용 반도체소자와 히트파이프식 냉각기로 스택을 구성하는 작업의 간략화를 꾀할 수가 있다.

여기서 적어도 외부와의 접속용 도체를 포함한 전기용품을 절연가스를 봉입한 밀폐용기에 수납할 수도 있다.

이와 같이 절연가스를 사용함으로써, 전계강도를 억제하여 내압을 향상시킬 수 있으므로 전기용품의 스페이스 절약 및 장치 전체의 소형화가 가능해진다.

또 히트파이프식 냉각기는 공기의 유입방향이 하방으로, 유출방향은 상방으로 경사진 부분을 갖는 방열휜을 갖춘 것으로 할 수가 있다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 방열휜간에 웅덩이가 생겨서 냉각효율이 저하되는 일을 없앨 수 있어서 양호한 냉각효율을 얻을 수가 있다.

또한 히트파이프식 냉각기는 방열휜이 히트파이프에 대해 비스듬하게 배치되는 것으로 할 수도 있다.

이와 같은 구성으로 함으로써도, 방열휜간에 웅덩이가 생겨서 냉각효율을 저하시키는 일을 없앨 수 있어서 양호한 냉각효율을 얻을 수가 있다.

또 히트파이프식 냉각기의 방열휜의 측면에 공기의 흐름방향을 한정시키는 측판을 설치할 수도 있다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 측벽에 의해 방열휜을 지지하기 위한 스택의 구조 강도의 향상을 실현할 수 있다. 또 복수의 스택이 정렬되어 있는 경우에, 측벽에 의해 공기의 유입 및 유출의 방향이 개개의 스택에 대해 이루어지도록 한정됨으로써 냉각효율의 향상도 꾀할 수가 있다.

또 히트파이프식 냉각기는 히트파이프가 방열휜을 갖지 않은 복수의 파이프로 구성되어 있는 것이어도 좋다.

이와 같은 구성으로 하면, 방열휜을 갖지 않기 때문에 배치에 의한 냉각효율에 영향이 없어서, 어떠한 배치요구에도 대응할 수가 있다.

또한 히트파이프식 냉각기는 복수의 핀(pin) 형상의 휜을 갖는 것이어도 좋다.

이와 같은 구성으로 하면, 휜이 핀 형상이기 때문에 배치에 의한 냉각효율의 영향이 없어서, 어떠한 배치요구에도 대응할 수가 있다.

또 히트파이프식 냉각기는 방열휜이 히트파이프와 같은 방향으로 배치되어 있는 것이어도 좋다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 방열휜간에 웅덩이가 생겨서 냉각효율을 저하시키는 일이 없어서, 양호한 냉각효율을 얻을 수가 있다.

또한 히트파이프식 냉각기는, 수열부분과 방열부분이 전기적으로 절연되어 물보다도 전기적으로 절연성이 높은 냉매를 사용한 절연형 히트파이프식 냉각기를 사용할 수도 있다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 가동부와 히트파이프식 냉각기 사이에 절연부를 개재시킬 필요가 없어진다.

또 히트파이프식 냉각기에 스프링 감쇠요소를 설치할 수도 있다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 스택의 진동계를 장치 본체의 진동계와 나누어 생각할 수 있으므로 방진 설계가 용이해져서, 방지 대책에 대한 효과를 확실히 얻을 수가 있다.

또한 가이드레일에 탄성재를 사용할 수도 있다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 프레임으로부터 스택에 전달되는 진동을 억제할 수가 있다.

[실시예]

다음에 도면을 참조하면서, 도면 중의 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 특히 도 2를 중심으로 본 발명의 1 실시예를 설명한다.

그리고 이하의 도면에서 동일 부호는 동일 부분 또는 대응 부분을 나타낸다.

(제1 실시예)

본 발명의 제1 실시예에 관한 전력변환장치에 대해 도 2를 사용해서 설명한다.

도 2a는 제1 실시예의 개략 구성을 나타낸 정면도, 도 2b는 그 측면도이다.

이 실시예의 전력변환장치(10)는 절연부(4)를 통해서 활차 등의 가동부(3)를 설치한 히트파이프식 냉각기(5)를 히트파이프식 냉각기(5) 배치용의 보조 프레임(1B)에 설치한 가이드레일(2)에 활차 등의 가동부(3)를 맞닿게 함으로써, 수직으로 매달린 상태로 배치하고, 전력용 반도체소자 및 상술한 히트파이프식 냉각기(5)를 복수 개 접속하여 스택(6)을 구성한다. 그리고 보조 프레임(1B)의 하방에 배치된 본체 프레임(1A)에 스택(6)의 하방 부분과 도체 및 기타의 전기용품(7)을 배치하여 구성한 것이다.

이와 같이 수직방향으로 히트파이프식 냉각기(5)를 배치함으로써, 장치 안쪽 깊이의 형상은 히트파이프식 냉각기(5)의 형상에 좌우되지 않으며, 또한 상방향으로 쌓아 올리는 것과 같은 구조를 필요로 하지 않으므로, 장치 전체의 소형화 및 구조의 단순화가 가능해진다. 그리고 상방향으로 쌓아 올리는 구조를 취하지 않으므로, 양호한 냉각효율을 얻을 수가 있어서, 열 설계상 뛰어난 장치의 실현이 가능해진다.

또 외부와의 접속용 도체, 컨덴서 등의 전기용품(7)도 스택(6)의 하방에 일괄된 형태로 배치할 수 있으므로, 장치 전체의 소형화 및 구조의 단순화가 가능해진다.

또 히트파이프식 냉각기(5)는 절연부(4)를 통해서 활차 등의 가동부(3)가 보조 프레임(1B)에 설치한 가이드레일(2)상을 자유롭게 이동할 수 있으므로 스택(6)을 구성하는 것과 같은 작업의 간략화를 꾀할 수 있다. 또한 히트파이프식 냉각기(5)는 매달린 상태로 있으므로, 각 히트파이프식 냉각기(5)는 자중에 의해 수직한 방향의 배치가 얻어진다. 이에 따라 전력용 반도체소자(8)를 복수 개 접속하여 치구 등으로 가압하여 접합하여 스택(6)을 구성할 때에 균등하게 면을 가압하여 접합하기 위한 각 요소의 중심을 맞추는 작업이 간략화되므로 에너지 절약이 가능해진다. 또한 가동부분(3)의 형상 및 재질, 가이드레일(2)의 형상 및 재질에 대해서는 한정하는 것은 아니다.

(제2 실시예)

다음에 본 발명의 제2 실시예에 관한 전력변환장치에 대해 설명한다.

이 실시예의 개략 구성은 도 2에 나타낸 것과 같아도 되나, 스택(6)의 하방부분(주로 히트파이프식 냉각기(5)의 수열부 및 전력용 반도체소자(8)로 되는 부분) 및 전기용품(7)을 내부에 수납한 본체 프레임(1A)을 밀폐용기로 하고, SF₆등의 절연가스를 충전한다. 또한 히트파이프식 냉각기(5)를 배치하는 보조 프레임(1B)은 밀폐구조로 할 필요는 없이, 내부에 히트파이프식 냉각기(5)를 배치할 수가 있고, 상부에 가이드레일(2)을 부설할 수 있는 것이면 좋다.

그리고 본체 프레임(1A)의 재질이 금속일 경우에는, 히트파이프식 냉각기(5)의 히트파이프가 본체 프레임(1A)의 상면을 관통하는 장소에서는 히트파이프와 본체 프레임(1A)의 상면 사이가 절연되어 있다.

이 실시예는 전기용품(7) 등을 수납하고 있는 본체 프레임(1A) 내에서, 각 구성요소를 SF₆등의 절연 가스를 충전한 큐비클(밀폐용기)에 봉해 넣은 구조로 하고 있다. 절연가스의 사용에 의해 전계강도를 억제하여 내압을 향상시킬 수 있으므로 전기용품(7)의 스페이스 절약 및 장치 전체의 소형화가 가능해진다. 그리고 절연가스의 종류에 대해서는 SF₆에 한정하는 것은 아니다.

이하 본 발명의 제3 내지 제9 실시예에 대해 설명하거니와, 이들 실시예는 전력변환장치용의 히트파이프식 냉각기에 관한 것이다.

(제3 실시예)

본 발명의 제3 실시예에 관한 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기에 대해 도 3을 사용해서 설명한다.

도 3a는 히트파이프식 냉각기의 개략 구성을 나타낸 정면도, 도 3b는 그 측면도이다. 즉 이 실시예의 히트파이프식 냉각기는 가동부(3), 절연부(4), 수열부(11), 히트파이프(12), 방열휜(13)을 갖는다.

또 이 실시예에서는 도 3b에 나타낸 바와 같이 종래의 히트파이프식 냉각기의 방열휜의 앞부분이 하향으로 그리고 뒷부분이 상향으로 경사진 부분 즉, 안내부(14)를 갖는 형상을 하고 있다. 이에 따라 도 2b에 화살표로 나타낸 바와 같이 하방으로부터 공기가 유입하여, 안내부(14)를 갖는 방열휜(13)의 열을 빼앗아 냉각이 행하여짐으로써 히트파이프식 냉각기의 수직방향으로의 배치를 가능케 한다. 안내부(14)를 포함한 방열휜(13)의 형상은 방열부분에 열이 축적되는 것을 방지하기 위해 수평한 부분의 치수를 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 따라서 히트파이프(12)의 형상은 통형이 아니라 박판형의 형상을 하고 있는 편이 수평한 부분이 적어진다.

또 안내부(14)의 수평방향으로부터의 경사각도는 작은 편이 스페이스 효율은 좋으나, 각도가 작아지면 흐름에 대한 저항이 커진다. 방열휜(13)간에 웅덩이가 생기는 등의 문제에 의해 냉각효율이 저하한다. 따라서 스페이스 효율을 고려에 넣으면, 안내부(14)의 수평방향으로부터의 경사각도는 20°∼35°정도의 범위가 적당하지만, 이 각도에 대해서는 한정하는 것은 아니다.

(제4 실시예)

다음에 본 발명의 제4 실시예에 관한 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기에 대해 도 4를 사용해서 설명한다.

도 4a는 히트파이프식 냉각기의 개략 구성을 나타낸 정면도, 도 4b는 그 측면도이다.

즉 이 실시예의 히트파이프식 냉각기는 가동부(3), 절연부(4), 수열부(11), 히트파이프(12), 방열휜(13)을 갖지만, 도 4b에 나타낸 바와 같이 히트파이프식 냉각기의 방열휜(13)이 경사진 형상을 한 것이다. 이에 따라 도 4b에 화살표로 나타낸 바와 같이 하방으로부터 공기가 유입하여, 방열휜(13)의 열을 빼앗아 냉각이 행하여진다.

방열휜(13)의 수평방향으로부터의 경사각도는 작이 편이 스페이스효율은 좋으나 각도가 작아지면, 흐름에 대한 저항이 크다. 방열휜간에 웅덩이가 생기는 등의 문제로 인해 냉각효율이 저하한다. 따라서 스페이스효율을 고려에 넣으면, 방열휜(13)의 수평방향으로부터의 경사각도는 20°∼35°정도의 범위가 적당하지만, 이 각도에 대해서는 한정하는 것은 아니다.

(제5 실시예)

다음에 본 발명의 제5 실시예에 관한 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기에 대해 도 5를 사용해서 설명한다.

도 5a는 히트파이프식 냉각기의 개략 구성을 나타낸 정면도, 도 5b는 그 측면도이다.

이 실시예는 도 3 또는 도 4에 나타낸 제3 및 제4 실시예의 히트파이프식 냉각기에 측벽(14)을 설치한 것이다. 전력변환장치는 히트파이프식 냉각기 및 전력용 반도체소자 등으로 구성되는 스택을 프레임으로부터 매다는 구조로 되기 때문에 히트파이프식 냉각기에 걸리는 구조적 부담이 크지만, 본 구조의 채용에 의해 측벽(14)에 의해 방열휜을 지지하기 때문에 스택의 구조 강도의 향상을 실현할 수 있다.

또 복수의 스택이 나란히 있을 경우에는, 측벽(14)으로부터 공기의 유입 및 유출의 방향이 개개의 스택에 대해 이루어지도록 한정됨으로써 냉각효율의 향상도 꾀할 수가 있다.

(제6 실시예)

다음에 본 발명의 제6 실시예에 관한 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기에 대해 도 6을 사용해서 설명한다.

도 6a는 히트파이프식 냉각기의 개략 구성을 나타낸 평면도, 도 6b는 그 정면도이다.

이 실시예의 히트파이프식 냉각기는 수열부(11)와, 방열휜을 갖지 않는 복수의 히트파이프(12)로 구성되는 히트파이프식 냉각기이다. 본 히트파이프식 냉각기는 방열휜을 갖지 않는 형상이므로 배치에 따른 냉각효율로의 영향은 없으며, 어떠한 배치요구에도 대응할 수가 있다. 또 방열면적을 확보하기 위해 히트파이프(12)의 단면형상은 별형(star shape)으로 하는 등의 조치를 취하면 효과적이다. 또한 히트파이프(12)의 개수나 히트파이프(12)의 단면형상에 대해서는 한정하는 것은 아니다. 또 도 6에 나타낸 것은 1열에 복수 개의 히트파이프(12)를 배치한 것을 복수 열 설치하고 있으나, 1열만의 배열로 하여도 좋다.

또 도시하지 않으나 전력변환장치의 구성상, 본 히트파이프식 냉각기에 대해서도 그 상부에 가동부(3) 및 절연부(4)를 설치하고, 도 3, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같은 수직방향의 배치를 가능하게 하는 구조로 하여도 좋다.

(제7 실시예)

다음에 본 발명의 제7 실시예에 관한 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기에 대해 도 7을 사용해서 설명한다.

도 7a는 히트파이프식 냉각기의 개략 구성을 나타낸 정면도, 도 7b는 그 측면도이다.

이 실시예의 히트파이프식 냉각기는 복수의 핀 형상의 돌기형상의 휜(13)을 갖는 히트파이프식 냉각기이다. 복수의 핀 형상의 휜(13)의 형상에 의해, 배치에 의한 냉각효율의 영향이 없이 어떠한 배치요구에도 대응할 수가 있다.

또 본 히트파이프식 냉각기를 수직으로(즉 핀 형상 휜을 수평으로) 배치할 때에는, 공기의 저항에 의한 손실을 고려하여 핀 형상 휜의 단면형상을 상하방향으로 긴 타원형으로 하면 냉각면에서 효과적이다. 또한 핀 형상 휜(13)의 개수 및 단면형상에 대해서는 한정하는 것이 아니다.

또 도시하지 않으나 전력변환장치의 구성상, 본 히트파이프식 냉각기에 대해서도 그 상부에 가동부(3) 및 절연부(4)를 설치하고, 도 3, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같은 수직방향의 배치를 가능하게 하는 구조로 하여도 좋다.

(제8 실시예)

다음에 본 발명의 제8 실시예에 관한 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기에 대해 도 8 및 도 9를 사용해서 설명한다.

도 8은 제8의 실시예의 히트파이프식 냉각기의 일례의 개략 구성을 나타낸 사시도,

도 9a는 제8 실시예의 히트파이프식 냉각기의 일례의 개략 구성을 나타낸 평면도, 도 9b는 그 정면도이다.

이 실시예의 히트파이프식 냉각기는 히트파이프와 같은 방향으로 배치된 방열휜(13)을 갖는 히트파이프식 냉각기이다.

예를 들어 도 8과 같이 방열휜(13)이 히트파이프와 같은 방향에 세로방향으로 배치되어 있으므로, 수직방향으로의 배치시에 방열휜(13) 사이에 웅덩이가 생겨서 냉각효율을 저하시키는 일 등이 없이, 양호한 냉각효율을 얻을 수가 있다.

또 도 9와 같이 세로방향의 방열휜(13a) 사이에 가로방향의 방열휜(13b)을 설치하여 방열면적을 늘이면 더욱 냉각효율을 향상시킬 수가 있다.

그리고 방열휜의 배치에 대해서는 이것들에 한정하는 것은 아니다.

여기에는 도시하고 있지 않지만 전력변환장치의 구성상, 본 히트파이프식 냉각기에 대해서도 그 상부에 가동부(3) 및 절연부(4)를 설치하여 도 3, 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같은 수직방향의 배치를 가능케 하는 구조로 하여도 좋다.

(제9 실시예)

다음에 본 발명의 제9 실시예에 대해 설명한다.

이 실시예는 도 2 및 도 3에서 설명되는 전력변환장치의 냉각장치인 히트파이프식 냉각기로서, 도시하지 않은 절연형 히트파이프식 냉각기를 사용한 것이다.

절연형의 히트파이프식 냉각기라 함은 히트파이프식 냉각기의 수열부분과 방열부분이 전기적으로 절연되고, 물보다도 전기적으로 절연성이 높은 냉매를 사용한 것이다.

구체적으로는, 예를 들어 히트파이프식 냉각기의 수열부분과 방열부분 사이를, 그 안을 냉매가 통과할 수 있도록 구성한 애자로 접속하고, 냉매로서는 플로로카본류를 사용한다.

절연형의 히트파이프식 냉각기를 사용함으로써, 상기 절연부(4)를 삭감할 수가 있다. 또 조립 등으로 인한 상기 장치의 치수 오차도 삭감할 수가 있다.

(제10 실시예)

다음에 본 발명의 제10 실시예에 관한 전력변환장치에 대해 도 10을 사용해서 설명한다.

도 10a는 히트파이프식 냉각기의 개략 구성을 나타낸 정면도, 도 10b는 그 히트파이프식 냉각기를 사용한 전력변환장치의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.

이 실시예는 도 10에 나타낸 바와 같이 히트파이프식 냉각기(5)에 스프링 감쇠요소(15)를 설치하고, 히트파이프식 냉각기(5) 및 전력용 반도체소자로 된 스택과 도체(외부와의 접속용 도체) 사이의 접속은 평편도체(16)를 사용해서 프레임(1)에 직접 고정하지 않도록 구성한 것이다.

이 구조에 의해 수송 및 지진 등의 진동으로 가장 파손할 가능성이 높은 반도체소자를 포함한 스택의 진동계를 장치 본체의 진동계와 분리해서 생각할 수가 있다. 종래와 같이 장치 전체로서 방진설계를 행하는 경우에는 모든 구성요소로 구성되는 복잡한 진동계를 고려에 넣고 설계를 하여야 하나, 이것에 비해 상기 구조를 채용하면 방진설계의 대상이 비교적 단순한 진동계로 되므로 방진설계가 용이해져서, 방진대상에 대한 효과를 확실히 얻을 수가 있다.

또 가동부(3) 및 가이드레일(2)의 재료로서 방진고무 등의 탄성재료를 사용함으로써, 또는 가동부(3) 및 가이드레일(2)에 탄성재료를 붙임으로써 프레임(1)으로부터 스택에 전달하는 진동을 억제할 수가 있다.

또한 스프링 감쇠요소의 재질 및 형상은 한정하는 것이 아니다.

본 발명은 상기 요지를 감안한 여러 가지 변형이나 변경을 가할 수 있다. 따라서 본 발명의 특허청구 범위내에서는 상술한 실시예 이외의 실시도 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면 자연 대류에 의해 냉각을 행하는 방식의 전력변환장치에 있어서, 히트파이프식 냉각기를 수직방향으로 배치할 수 있게 하고, 또한 도체 등의 전기용품을 일괄해서 배치할 있게 하여, 장치 본체의 구조의 간략화를 가능케 하므로, 장치 규모의 축소화를 실현하는 전력변환장치를 제공할 수가 있다.

또 반도체소자 및 히트파이프식 냉각기 등의 주회로를 구성하는 스택을 프레임에 직접 고정하지 않는 구조로 하여, 장치 본체와의 사이에 스프링 감쇠계를 설치해서 주회로 구성용품의 진동을 억제함으로써, 수송시 및 지진 등에 대해 내진성이 우수한 전력변환장치를 제공할 수가 있다.

Claims (15)

1. 전력용 반도체소자 및 상기 전력용 반도체소자를 냉각하기 위해 수직방향으로 배치되는, 히트파이프식 냉각기를 갖는 스택과,

   상기 스택의 하방에 배치되고, 외부와의 접속용 도체를 포함한 전기용품

   을 설치한 전력변환장치.
2. 전력용 반도체소자 및 상기 전력용 반도체소자를 냉각하기 위해 수직방향으로 배치되는, 히트파이프식 냉각기를 갖는 스택과,

   상기 히트파이프식 냉각기에 설치되고, 상기 스택을 수납한 프레임에 설치한 가이드레일을 따라 이동할 수 있는 가동부와,

   상기 스택의 하방에 배치되고, 외부와의 접속용 도체를 포함한 전기용품

   을 설치한 전력변환장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 외부와의 접속용 도체를 포함한 상기 전기용품을 절연가스를 봉입한 밀폐용기에 수납하는 전력변환장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히트파이프식 냉각기는 공기의 유입방향은 하방으로, 유출방향은 상방으로 경사진 부분을 갖는 방열휜을 구비한 전력변환장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히트파이프식 냉각기는 방열휜이 히트파이프에 대해 비스듬히 배치된 전력변환장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 히트파이프식 냉각기의 방열휜 측면에 공기의 흐름방향을 한정시키는 측판을 설치한 전력변환장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히트파이프식 냉각기는 히트파이프가 방열휜을 갖지 않는 복수의 파이프로 구성된 전력변환장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히트파이프식 냉각기는 복수의 핀 형상의 휜을 갖는 전력변환장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히트파이프식 냉각기는 방열휜이 수직방향으로 배치된 전력변환장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히트파이프식 냉각기가 수열부분과 방열부분이 전기적으로 절연되고, 물보다도 전기적으로 절연성이 높은 냉매를 사용한 절연형 히트파이프식 냉각기인 전력변환장치.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히트파이프식 냉각기에 스프링 감쇠요소를 설치한 전력변환장치.
12. 제2항에 있어서, 상기 가이드레일에 탄성재를 설치한 전력변환장치.
13. 상기 히트파이프가 방열휜을 갖지 않는 복수의 파이프로 구성된 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기.
14. 상기 휜은 복수의 핀 형상의 휜을 갖는 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기.
15. 상기 방열휜이 히트파이프와 같은 방향으로 배치된 전력변환장치용 히트파이프식 냉각기.