CN107113999B - 通风管散热结构及包括具有该通风管散热结构的通风管的电力转换装置 - Google Patents

通风管散热结构及包括具有该通风管散热结构的通风管的电力转换装置 Download PDF

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Abstract

电容器安装于印刷基板的中央部，印刷基板的两侧安装有半导体设备。散热器由第一散热器、第二散热器构成，第一散热器与电容器的外形配合，由具有短翅片和长翅片的形状构成，第二散热器与第一散热器形状相同，使彼此的翅片朝向内侧相对。另外，在散热器和半导体设备之间设置有用于散热的散热片。通过采用上述构造，提供一种能抑制电容器、散热器的温度上升，且能实现通风管的小型化的通风管散热结构以及包括具有该通风管散热结构的通风管的电力转换装置。

Description

通风管散热结构及包括具有该通风管散热结构的通风管的电 力转换装置
技术领域
本发明涉及一种UPS(Uninterruptible Power Supply：无停电电源装置)等的电力转换装置的通风管结构，尤其涉及一种将半导体设备、电容器通风管化，来抑制其温度上升的通风管散热结构及配备有具有该通风管散热结构的通风管的电力转换装置。
背景技术
通常，装设于通风管的电容器安装于印刷基板，但是，其安装于用于冷却安装于该印刷基板的半导体设备(通常，半导体设备通过螺钉等固接于散热器)的散热器的前后或者旁边等与散热器不同的位置。
图1是表示现有的通风管散热结构的一例的图。图1中，印刷基板80上的电容器82安装于散热器84的旁边。
半导体设备86与散热器84抵接地安装于印刷基板80。
下述专利文献1所示的电容器散热结构中，散热器设置于散热器的内侧。
图1所示的现有的通风管散热结构中，电容器82和散热器84的安装面积较大，其结果是，存在会使通风管、装置整体变大的技术问题。
另外，专利文献1中，电容器隔着热传导构件(例如硅胶)与散热器接触，由于散热面只是电容器的一部分并且热传导构件存在热阻，所以电容器的散热性并不良好。
特别是，在半导体设备是SiC(Silicon Carbide：碳化硅)―MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等能在高温下动作的半导体设备的情况下，存在以下问题：当散热器的温度比电容器的温度还高时，便不能适当的冷却电容器。SiC(Silicon Carbide：碳化硅)比Si(硅)更小型化，能降低电力消耗，提高效率。
专利文献1：日本专利特开2002-290088号公报(图1、图4)
发明内容
本发明的目的是，提供一种能抑制电容器、散热器的温度上升，且能实现通风管的小型化的通风管散热结构以及配备有具有该通风管散热结构的通风管的电力转换装置。
为了达到上述目的，本发明的通风管结构至少包括分立型(discrete type)半导体设备(以下称为半导体设备)和直流滤波电容器(以下称为电容器)，能进行电力转换，该通风管结构包括：第一散热器，该第一散热器用于冷却所述半导体设备；第二散热器，该第二散热器用于冷却与所述第一散热器冷却的所述半导体设备不同的半导体设备；以及印刷基板，所述半导体设备和所述电容器安装于该印刷基板的同一零件安装面，在所述印刷基板的所述零件安装面上，将所述第一散热器和所述第二散热器的翅片相互朝向内侧相对设置，从而通过所述印刷基本、所述第一散热器以及所述第二散热器形成风路。
另外，所述电容器安装于所述印刷基板的中央，
所述第一散热器和所述第二散热器的翅片高度与收纳的所述电容器的外形相配合，具有短翅片和长翅片。
另外，通过所述第一散热器和所述第二散热器冷却的半导体设备采用宽带隙半导体设备是较为理想的。
此外，本发明的通风管连接结构将上述任一项所述的通风管散热结构并列排列，相互间通过连接构件结合，未通过该连接构件结合的一侧的端部与通风管底座固接。
另外，本发明的电力转换装置包括通风管，该通风管具有上述任一项所述的通风管散热结构。
此外，本发明的电力转换装置具有上述通风管连接结构。
由于如上所述构成，根据本发明的通风管散热结构，能抑制电容器、散热器的温度上升，且能实现通风管的小型化。
另外，若包括具有本发明的通风管散热结构的通风管，就能实现散热性良好的电力转换装置。
附图说明
图1是表示现有的通风管散热结构的一例的图。
图2是本发明实施方式的通风管散热结构的分解后的组装立体图。
图3是图2所示的通风管散热结构的主视图。
图4是图2所示的通风管散热结构的组装立体图。
图5是图4所示的通风管散热结构的主视图。
图6是表示附加有导风件的图5的通风管散热结构的图。
图7是配备有具有本发明实施方式的通风管散热结构的通风管的电力转换装置的立体图。
图8是表示将图7所示的电力转换装置的外壳及风扇拆下后示出的通风管连接结构的一例的立体图。
图9是将图8所示的通风管连接结构收纳于外壳中并安装风扇后示出的电力转换装置的外观图。
图10是从侧面观察图9所示的电力转换装置的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图2是本发明实施方式的通风管(stack)散热结构的分解后的组装立体图。图2所示的分解后的组装立体图的左边，在本发明实施方式的通风管散热结构中，印刷基板10的中央部安装有多个电容器14。在印刷基板10的两侧安装有多个半导体设备12。另外，半导体设备12和电容器14的个数仅为例示，并不限定于此。
本发明实施方式的半导体设备由碳化硅(SiC)或氮化物半导体，例如氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)、氮化铝(AlN)等构成，安装有具有宽带隙的半导体设备，能实现小型化、降低消耗电力、提高效率。
散热器20、40与电容器14的外形配合，由第一散热器20、第二散热器40构成，第一散热器20由具有短翅片22和长翅片24的翅片形状构成，第二散热器40与第一散热器20形状相同，两散热器翅片相互朝向内侧相对。
另外，第一散热器20和第二散热器40既可以是一体成形，也可以是不同的形状。
散热器20、40和半导体设备12之间设置有用于散热的散热片30。散热片30可以采用例如市场上销售的信越化学工业株式会社生产的热传导硅胶片。
图3是图2所示的通风管散热结构的主视图。图示了图2中未标注图号的印刷基板10的焊锡面11以及零件安装面13。
印刷基板10的零件安装面13在焊锡面11的相反一侧，在印刷基板10的零件安装面13上安装有半导体设备12、电容器14等。
在图3所示的印刷基板10上安装好上述半导体设备12、电容器14等后，将电容器14插入由第一散热器20和第二散热器40形成的空间内(参照箭头)，构成通风管。
图4是图2所示的通风管散热结构的组装立体图(外观图)。在图4中，使零件安装面13位于下侧，从上侧通过螺钉等固接构件将印刷基板10固接到散热器20、40。
半导体设备12从通风管的左右侧面侧通过螺钉等固接构件与散热器20、40固接。在图示例中，从正面观察，只示出了通风管的右侧面侧。另外，通过的风的方向用箭头示出。
图5是图4所示的通风管散热结构的主视图。
如图5所示，由印刷基板10、第一散热器20、第二散热器40形成风路18(虚线所示矩形)，并在该风路18内设置电容器14，从而实现通风管的小型化，。
图6是表示附加有导风件的图5的通风管散热结构的图。图6所示的导风件16为了向图5所示的风路18内导风，由绝缘片(未图示)弯折形成，并通过螺钉等固接构件(未图示)与散热器20、40固接。
通过如上所述形成的导风件16，能对设置于后述说明的图7所示装置正面的风扇60所吸入的风进行引导，从而使散热器20、40的翅片之间和电容器14的上表面部、圆筒部和印刷基板10的零件安装面13与冷却风直接接触，使得散热器20、40、电容器14和印刷基板10能同时冷却。
由于具备上述结构，能使电容器14、散热器20、40的翅片之间与冷却风直接接触，能使由电容器14、半导体设备12产生的热量从零件表面散发至外部。
另外，由于印刷基板10的零件安装面13也能与冷却风直接接触，所以能使从焊锡安装于印刷基板10的电容器14、半导体设备12的端子部向印刷基板10侧传导的热量高效地散热，从而能提高通风管的散热性。
图7是配备有具有本发明实施方式的通风管散热结构的通风管的电力转换装置的立体图。图7所示电力转换装置在该装置正面侧设置有向图5所示的风路18内抽吸冷却风的风扇60，从装置正面侧向图5所示的风路18内抽吸冷却风，并从装置背面侧将所抽吸的空气排出。
在图7所示的外壳50中，收纳有三个具有图6所示的导风件16的通风管，但收纳的通风管数量并不限定于上述例，也可以增加具有图6所示的导风件16的通风管的数量。
图8是表示将图7所示的电力转换装置的外壳50及风扇60拆下示出的通风管连接结构的一例的立体图。
图8示出了具有如下通风管连接结构的电力转换装置，将上述三个通风管散热结构并列排列，相互间通过通风管连接配件72结合，并将未通过通风管连接配件72结合的一侧的端部通过螺钉等固接构件与通风管底座70固接，从而构成通风管连接结构。
另外，如上所述连接的通风管的数量并不限定于上述例。
图9是将图8所示的通风管连接结构收纳于外壳50中并安装有风扇60的电力转换装置的外观图。
如图9所示，在将如图8所示连接构成的通风管收纳于外壳50后，通过螺钉等固接构件进行固接。然后，在外壳50的正面侧，与各通风管相对应地，安装风扇60。
图10是从侧面观察图9所示的电力转换装置的图。如图10的侧视图所示，安装有上述半导体设备12的通风管设置于外壳50，构成了电力转换装置。
工业上的可利用性
本发明不限定于UPS(无停电电源装置)，也适用于其他的电力转换装置。

Claims (7)

1.一种通风管散热结构，其特征在于，在至少包括分立型半导体设备和电容器且能进行电力转换的通风管结构中，包括；
第一散热器，该第一散热器用于冷却所述半导体设备；
第二散热器，该第二散热器用于冷却与所述第一散热器冷却的所述半导体设备不同的半导体设备；以及
印刷基板，所述半导体设备和所述电容器安装于该印刷基板的同一零件安装面；
在所述印刷基板的所述零件安装面上，使所述第一散热器和所述第二散热器彼此的翅片朝向内侧来相对设置，从而通过所述印刷基板、所述第一散热器以及所述第二散热器形成风路，
所述电容器安装于所述印刷基板的中央，
在所述第一散热器和所述第二散热器中的任一方的散热器中，在距所述印刷基板的所述零件安装面的距离比从该所述零件安装面到所述电容器的上表面部的距离远的位置设置的翅片的朝向另一方的散热器的方向的长度，比在距所述印刷基板的所述零件安装面的距离比从该零件安装面到所述电容器的上表面部的距离近的位置设置的翅片的朝向所述另一方的散热器的方向的长度长，
所述第一散热器和所述第二散热器通过在距所述印刷基板的所述零件安装面的距离比从该所述零件安装面到所述电容器的上表面部的距离远的位置设置的所述翅片相互接触或一体连接。
2.如权利要求1所述的通风管散热结构，其特征在于，
由所述第一散热器和所述第二散热器冷却的半导体设备是宽带隙半导体设备。
3.一种通风管连接结构，其特征在于，
将权利要求1记载的通风管散热结构并列排列，相互间通过连接构件结合，未通过该连接构件结合的一侧的端部与通风管底座固接。
4.一种通风管连接结构，其特征在于，
将权利要求2记载的通风管散热结构并列排列，相互间通过连接构件结合，未通过该连接构件结合的一侧的端部与通风管底座固接。
5.一种电力转换装置，其特征在于，
包括通风管，该通风管具有权利要求1记载的通风管散热结构。
6.一种电力转换装置，其特征在于，
包括通风管，该通风管具有权利要求2记载的通风管散热结构。
7.一种电力转换装置，其特征在于，
包括通风管，该通风管具有权利要求4记载的通风管连接结构。
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