JP2001326310A - 電子機器冷却装置 - Google Patents
電子機器冷却装置Info
- Publication number
- JP2001326310A JP2001326310A JP2000146342A JP2000146342A JP2001326310A JP 2001326310 A JP2001326310 A JP 2001326310A JP 2000146342 A JP2000146342 A JP 2000146342A JP 2000146342 A JP2000146342 A JP 2000146342A JP 2001326310 A JP2001326310 A JP 2001326310A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- refrigerant
- electronic equipment
- semiconductor element
- resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 筐体内部空間に放出される抵抗器の発生熱量
を極力低減する。 【構成】 半導体スタックは、平形パワー半導体素子１
０，１２と冷却体２２〜２４を交互に積層することによ
って構成される。共通凝縮器２５は、冷却体２２〜２４
で気化された冷媒を凝縮液化する。連結管２６〜２８
は、冷却体２２〜２４で気化された冷媒を共通凝縮器２
５に導く。液戻し管２９〜３１は、共通凝縮器２５で凝
縮液化された冷媒を冷却体２２〜２４に還流する。抵抗
器３３〜３５は、冷却体２２〜２４の側面に接触するよ
うに設けられ、強制的に冷却される。これによって、抵
抗器３３〜３５から筐体内部空間に放出される熱量は極
力低減されるようになる。
を極力低減する。 【構成】 半導体スタックは、平形パワー半導体素子１
０，１２と冷却体２２〜２４を交互に積層することによ
って構成される。共通凝縮器２５は、冷却体２２〜２４
で気化された冷媒を凝縮液化する。連結管２６〜２８
は、冷却体２２〜２４で気化された冷媒を共通凝縮器２
５に導く。液戻し管２９〜３１は、共通凝縮器２５で凝
縮液化された冷媒を冷却体２２〜２４に還流する。抵抗
器３３〜３５は、冷却体２２〜２４の側面に接触するよ
うに設けられ、強制的に冷却される。これによって、抵
抗器３３〜３５から筐体内部空間に放出される熱量は極
力低減されるようになる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電鉄用として地上
に設置される電力変換装置等の電子機器を冷却する電子
機器冷却装置に係り、特に半導体素子を沸騰冷却方式の
冷却体に接触させて冷却する電子機器冷却装置に関す
る。
に設置される電力変換装置等の電子機器を冷却する電子
機器冷却装置に係り、特に半導体素子を沸騰冷却方式の
冷却体に接触させて冷却する電子機器冷却装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、電鉄用として地上に設置される電
力変換装置は、パワー半導体素子、抵抗器やコンデンサ
などの補助回路用電子機器で構成され、雨水等が浸入し
ない様に密閉された筐体内に収納されている。パワー半
導体素子は、通電中に接合部温度が所定温度を超えると
熱破壊してその機能を喪失するので、接合部温度が所定
温度よりも大きくならないように沸騰冷却方式によって
強制的に冷却されている。一方、補助回路用電子機器の
中の特に抵抗器には、自冷型のものが通常使用されてお
り、筐体内部で発生した他の熱量（導体が発生する熱量
など）と共に筐体壁面を介して、空気と自冷熱交換する
ように構成されている。すなわち、抵抗器は筐体床部に
設置され、抵抗器で発生した熱量は筐体内部に自冷放熱
される。筐体内部に自冷放熱された抵抗器の熱量は、筐
体壁面を介して筐体外部の空気の自然対流によって自冷
熱交換される。
力変換装置は、パワー半導体素子、抵抗器やコンデンサ
などの補助回路用電子機器で構成され、雨水等が浸入し
ない様に密閉された筐体内に収納されている。パワー半
導体素子は、通電中に接合部温度が所定温度を超えると
熱破壊してその機能を喪失するので、接合部温度が所定
温度よりも大きくならないように沸騰冷却方式によって
強制的に冷却されている。一方、補助回路用電子機器の
中の特に抵抗器には、自冷型のものが通常使用されてお
り、筐体内部で発生した他の熱量（導体が発生する熱量
など）と共に筐体壁面を介して、空気と自冷熱交換する
ように構成されている。すなわち、抵抗器は筐体床部に
設置され、抵抗器で発生した熱量は筐体内部に自冷放熱
される。筐体内部に自冷放熱された抵抗器の熱量は、筐
体壁面を介して筐体外部の空気の自然対流によって自冷
熱交換される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来は、
筐体内部の抵抗器で発生する熱量を全て筐体内部空間に
放出していた。従って、筐体内部で発生する熱量（抵抗
器から発生する熱量、導体から発生する熱量など）を筐
体外部の空気と自然対流で熱交換させるために、筐体の
表面積を大きくせざるをえず、不必要に筐体容積が大き
くなり、それに伴って設置面積も大きくしなければなら
ないという問題があった。
筐体内部の抵抗器で発生する熱量を全て筐体内部空間に
放出していた。従って、筐体内部で発生する熱量（抵抗
器から発生する熱量、導体から発生する熱量など）を筐
体外部の空気と自然対流で熱交換させるために、筐体の
表面積を大きくせざるをえず、不必要に筐体容積が大き
くなり、それに伴って設置面積も大きくしなければなら
ないという問題があった。
【０００４】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、筐体内部空間に放出される抵抗器の発生熱量を
極力低減することのできる電子機器冷却装置を提供する
ことを目的とする。
であり、筐体内部空間に放出される抵抗器の発生熱量を
極力低減することのできる電子機器冷却装置を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された電
子機器冷却装置の発明は、半導体素子手段の両側に接触
するように冷却手段を設けて前記半導体素子手段を冷却
するように構成された電子機器冷却装置において、抵抗
手段を前記冷却手段と接触するように設けたものであ
る。通常、電子機器冷却装置は、通電中に接合部温度が
所定温度を超えると熱破壊してその機能を喪失しないよ
うに半導体素子手段をその両側に設けられた冷却手段で
強制的に冷却し、抵抗手段などのような熱破壊しない電
子機器を自冷冷却方式で冷却している。この発明では、
半導体素子手段に接触するように設けられた冷却手段の
側面部はその冷却能力が低く、使われていなかった点に
着目し、冷却手段の側面部に抵抗手段を接触するように
設けて強制的に冷却するようにした。これによって、抵
抗手段から筐体内部空間に放出される熱量を極力低減す
ることができる。
子機器冷却装置の発明は、半導体素子手段の両側に接触
するように冷却手段を設けて前記半導体素子手段を冷却
するように構成された電子機器冷却装置において、抵抗
手段を前記冷却手段と接触するように設けたものであ
る。通常、電子機器冷却装置は、通電中に接合部温度が
所定温度を超えると熱破壊してその機能を喪失しないよ
うに半導体素子手段をその両側に設けられた冷却手段で
強制的に冷却し、抵抗手段などのような熱破壊しない電
子機器を自冷冷却方式で冷却している。この発明では、
半導体素子手段に接触するように設けられた冷却手段の
側面部はその冷却能力が低く、使われていなかった点に
着目し、冷却手段の側面部に抵抗手段を接触するように
設けて強制的に冷却するようにした。これによって、抵
抗手段から筐体内部空間に放出される熱量を極力低減す
ることができる。
【０００６】請求項２に記載された電子機器冷却装置の
発明は、半導体素子手段とこの半導体素子手段を冷却す
る冷却手段とを交互に積層することによって構成された
半導体スタック手段と、前記冷却手段で気化された冷媒
を凝縮液化する凝縮手段と、前記冷却手段で気化された
前記冷媒を前記凝縮手段に導く連結管手段と、前記凝縮
手段で凝縮液化された前記冷媒を前記冷却手段に還流す
る液戻し管手段とから構成される電子機器冷却装置にお
いて、抵抗手段を前記冷却手段と接触するように設けた
ものである。これは、半導体素子手段と冷却手段とが交
互に積層された半導体スタック手段を凝縮手段、連結管
手段及び液戻し管手段からなる沸騰冷却装置で冷却する
電子機器冷却装置に関するものであり、抵抗手段を冷却
手段の側面部に接触するように設けて強制的に冷却する
ようにした点は請求項１と同じである。
発明は、半導体素子手段とこの半導体素子手段を冷却す
る冷却手段とを交互に積層することによって構成された
半導体スタック手段と、前記冷却手段で気化された冷媒
を凝縮液化する凝縮手段と、前記冷却手段で気化された
前記冷媒を前記凝縮手段に導く連結管手段と、前記凝縮
手段で凝縮液化された前記冷媒を前記冷却手段に還流す
る液戻し管手段とから構成される電子機器冷却装置にお
いて、抵抗手段を前記冷却手段と接触するように設けた
ものである。これは、半導体素子手段と冷却手段とが交
互に積層された半導体スタック手段を凝縮手段、連結管
手段及び液戻し管手段からなる沸騰冷却装置で冷却する
電子機器冷却装置に関するものであり、抵抗手段を冷却
手段の側面部に接触するように設けて強制的に冷却する
ようにした点は請求項１と同じである。
【０００７】請求項３に記載された電子機器冷却装置の
発明は、請求項２において、前記冷却手段のそれぞれが
冷媒を貯留し、前記連結管手段及び前記液戻し管手段に
よって個別に前記凝縮液化手段に接続されているもので
ある。沸騰冷却装置の冷却方式には、浸漬式の一括冷却
方式と個別冷却方式があるが、これは、個別冷却方式の
電子機器冷却装置について限定している。
発明は、請求項２において、前記冷却手段のそれぞれが
冷媒を貯留し、前記連結管手段及び前記液戻し管手段に
よって個別に前記凝縮液化手段に接続されているもので
ある。沸騰冷却装置の冷却方式には、浸漬式の一括冷却
方式と個別冷却方式があるが、これは、個別冷却方式の
電子機器冷却装置について限定している。
【０００８】請求項４に記載された電子機器冷却装置の
発明は、請求項２又は３において、前記抵抗手段を前記
冷却手段と前記半導体素子手段との接触する面以外の前
記冷却手段の少なくとも一つの側面に接触するように設
けたものである。通常、半導体スタック手段を構成する
冷却手段は直方体形状をしており、その対抗する両面又
は片面に半導体素子手段が加圧接触している。直方体は
通常６面を有し、半導体素子手段との加圧接触にはその
うちの２面が少なくとも使用されている。従って、残り
の４面には連結管手段や液戻り管手段が設けられたり、
何も設けられていなかったりするので、この４面のうち
の少なくとも一つの側面に抵抗手段を接触するように設
けることによって、抵抗手段を効率的に冷却するように
した。
発明は、請求項２又は３において、前記抵抗手段を前記
冷却手段と前記半導体素子手段との接触する面以外の前
記冷却手段の少なくとも一つの側面に接触するように設
けたものである。通常、半導体スタック手段を構成する
冷却手段は直方体形状をしており、その対抗する両面又
は片面に半導体素子手段が加圧接触している。直方体は
通常６面を有し、半導体素子手段との加圧接触にはその
うちの２面が少なくとも使用されている。従って、残り
の４面には連結管手段や液戻り管手段が設けられたり、
何も設けられていなかったりするので、この４面のうち
の少なくとも一つの側面に抵抗手段を接触するように設
けることによって、抵抗手段を効率的に冷却するように
した。
【０００９】請求項５に記載された電子機器冷却装置の
発明は、請求項１、２、３又は４において、前記冷却手
段を銅又は銅合金で構成したものである。冷却手段は、
コスト面及び製造技術面を優先して鉄やステンレスで構
成する場合が多いが、耐真空度を上げるために厚い材料
で構成されている。従って、材料が厚い分、熱伝導性が
悪く、抵抗手段を冷却体の側面に設けても、冷却効率が
悪かった。そこで、冷却手段を銅又は銅合金製で構成す
ることによって、良好な熱伝導と、沸騰冷却効率の向上
が望め、抵抗手段を効率良く冷却することができる。
発明は、請求項１、２、３又は４において、前記冷却手
段を銅又は銅合金で構成したものである。冷却手段は、
コスト面及び製造技術面を優先して鉄やステンレスで構
成する場合が多いが、耐真空度を上げるために厚い材料
で構成されている。従って、材料が厚い分、熱伝導性が
悪く、抵抗手段を冷却体の側面に設けても、冷却効率が
悪かった。そこで、冷却手段を銅又は銅合金製で構成す
ることによって、良好な熱伝導と、沸騰冷却効率の向上
が望め、抵抗手段を効率良く冷却することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。図１は、沸騰冷却方式にてパワ
ー半導体素子及び抵抗器を冷却するように構成された電
子機器冷却装置の概略構成を示す図である。図２は、図
１の電子機器冷却装置を右側から見た側面図であり、共
通凝縮器を省略して示してある。沸騰冷却方式には浸漬
式の一括冷却方式と個別冷却方式があるが、この実施の
形態では、個別冷却方式の電子機器冷却装置について説
明する。個別冷却方式は、内部に低沸点の冷媒を封入し
た冷却体と放熱凝縮器との間を個別に連結管及び液戻し
管で接続したものである。なお、沸騰冷却方式の原理は
周知であり、通電によって半導体デバイス及び抵抗器に
発生した熱は冷却体に満たした冷媒に熱伝達される。一
方、冷媒は熱流束の増加に伴い核沸騰して気化され、冷
却体から放熱凝縮器に移動した上で気化時に得た潜熱を
放出して凝縮、液化した後に、冷却体に還流するように
気化と凝縮を繰り返してパワー半導体素子及び抵抗器を
冷却する。
図面に従って説明する。図１は、沸騰冷却方式にてパワ
ー半導体素子及び抵抗器を冷却するように構成された電
子機器冷却装置の概略構成を示す図である。図２は、図
１の電子機器冷却装置を右側から見た側面図であり、共
通凝縮器を省略して示してある。沸騰冷却方式には浸漬
式の一括冷却方式と個別冷却方式があるが、この実施の
形態では、個別冷却方式の電子機器冷却装置について説
明する。個別冷却方式は、内部に低沸点の冷媒を封入し
た冷却体と放熱凝縮器との間を個別に連結管及び液戻し
管で接続したものである。なお、沸騰冷却方式の原理は
周知であり、通電によって半導体デバイス及び抵抗器に
発生した熱は冷却体に満たした冷媒に熱伝達される。一
方、冷媒は熱流束の増加に伴い核沸騰して気化され、冷
却体から放熱凝縮器に移動した上で気化時に得た潜熱を
放出して凝縮、液化した後に、冷却体に還流するように
気化と凝縮を繰り返してパワー半導体素子及び抵抗器を
冷却する。
【００１１】図では、サイリスタ又はダイオードなどの
２個の平形パワー半導体素子１０，１２を絶縁板となる
窒化アルミニウム（ＡＬＮ）板１４〜１７を介して沸騰
冷却装置２０の冷却体２２〜２４に加圧接触させること
によって、冷却体２２、ＡＬＮ板１４、平形パワー半導
体素子１０、ＡＬＮ板１５、冷却体２３、ＡＬＮ板１
６、平形パワー半導体素子１２、ＡＬＮ板１７、冷却体
２４からなる積層体、すなわち半導体スタックを構成し
ている。図１において、冷却体２２の右側側面はＡＬＮ
板１４を介して平形パワー半導体素子１０のカソード導
体１０Ｋ側に、冷却体２２の左側側面は加圧接触部材
（図示せず）に、冷却体２３の左側面はＡＬＮ板１５を
介して平形パワー半導体素子１０のアノード導体１０Ａ
に、冷却体２３の右側面はＡＬＮ板１６を介して平形パ
ワー半導体素子１２のカソード導体１２Ｋに、冷却体２
４の左側側面はＡＬＮ板１７を介して平形パワー半導体
素子１２のアノード導体１２Ａに、冷却体２４の右側側
面は加圧接触部材（図示せず）にそれぞれ接している。
一方、抵抗器３４，３５は、図１では冷却体２３，２４
の手前側側面に、図２では冷却体２３，２４の左側側面
にそれぞれビス留めされている。なお、冷却体２２の側
面にも抵抗器３３がビス留めされているが、冷却体２２
についてはその断面構造が示されているので、抵抗器３
３については図示を省略してある。
２個の平形パワー半導体素子１０，１２を絶縁板となる
窒化アルミニウム（ＡＬＮ）板１４〜１７を介して沸騰
冷却装置２０の冷却体２２〜２４に加圧接触させること
によって、冷却体２２、ＡＬＮ板１４、平形パワー半導
体素子１０、ＡＬＮ板１５、冷却体２３、ＡＬＮ板１
６、平形パワー半導体素子１２、ＡＬＮ板１７、冷却体
２４からなる積層体、すなわち半導体スタックを構成し
ている。図１において、冷却体２２の右側側面はＡＬＮ
板１４を介して平形パワー半導体素子１０のカソード導
体１０Ｋ側に、冷却体２２の左側側面は加圧接触部材
（図示せず）に、冷却体２３の左側面はＡＬＮ板１５を
介して平形パワー半導体素子１０のアノード導体１０Ａ
に、冷却体２３の右側面はＡＬＮ板１６を介して平形パ
ワー半導体素子１２のカソード導体１２Ｋに、冷却体２
４の左側側面はＡＬＮ板１７を介して平形パワー半導体
素子１２のアノード導体１２Ａに、冷却体２４の右側側
面は加圧接触部材（図示せず）にそれぞれ接している。
一方、抵抗器３４，３５は、図１では冷却体２３，２４
の手前側側面に、図２では冷却体２３，２４の左側側面
にそれぞれビス留めされている。なお、冷却体２２の側
面にも抵抗器３３がビス留めされているが、冷却体２２
についてはその断面構造が示されているので、抵抗器３
３については図示を省略してある。
【００１２】沸騰冷却装置２０は、共通凝縮器２５、ベ
ローズ気相管を含む連結管２６〜２８、液戻し管２９〜
３１及び冷却体２２〜２４から構成される。共通凝縮器
２５は、大気との間で熱交換を行って気化した冷媒を凝
縮させて液化し、内部に貯留するものである。図では、
共通凝縮器２５に内蔵されるラジエターなどについては
省略してある。冷却体２２〜２４は、銅又は銅合金やア
ルミニウムなどの金属ブロックを機械加工により箱型に
削り出し、その内部に放熱用のフィンや仕切り板を多数
有し、そこに冷媒を貯留するような構成になっている。
この冷媒にはエチレングリコール水溶液などの導電性冷
媒が使用される。従って、平形パワー半導体素子１０，
１２と冷却体２２〜２４との間には、絶縁用のＡＬＮ板
１４〜１７が挿入されている。冷媒にフロンやフロロカ
ーボンなどの絶縁性冷媒を使用する場合には、このＡＬ
Ｎ板１４〜１７は省略することができる。
ローズ気相管を含む連結管２６〜２８、液戻し管２９〜
３１及び冷却体２２〜２４から構成される。共通凝縮器
２５は、大気との間で熱交換を行って気化した冷媒を凝
縮させて液化し、内部に貯留するものである。図では、
共通凝縮器２５に内蔵されるラジエターなどについては
省略してある。冷却体２２〜２４は、銅又は銅合金やア
ルミニウムなどの金属ブロックを機械加工により箱型に
削り出し、その内部に放熱用のフィンや仕切り板を多数
有し、そこに冷媒を貯留するような構成になっている。
この冷媒にはエチレングリコール水溶液などの導電性冷
媒が使用される。従って、平形パワー半導体素子１０，
１２と冷却体２２〜２４との間には、絶縁用のＡＬＮ板
１４〜１７が挿入されている。冷媒にフロンやフロロカ
ーボンなどの絶縁性冷媒を使用する場合には、このＡＬ
Ｎ板１４〜１７は省略することができる。
【００１３】冷却体２２〜２４と共通凝縮器２５は、連
結管２６〜２８及び液戻し管２９〜３１によって接続さ
れている。連結管２６〜２８と液戻し管２９〜３１は、
２重管構造となっており、冷却体２２〜２４で加熱沸騰
して気化した冷媒は外側管の連結管２６〜２８と内側管
の液戻し管２９〜３１との間を上昇し、共通凝縮器２５
に導かれる。連結管２６〜２８の一部に設けられたベロ
ーズ気相管は、温度変化による各部の膨張・収縮を吸収
するものである。なお、ベローズ気相管以外にも、冷却
体２２〜２４と共通凝縮器２５との間を絶縁するための
絶縁管を連結管２６〜２８の途中に設ける場合がある。
なお、図では、冷却体２２及び連結管２６に関してはそ
の断面構造が示されており、他の冷却体２３，２４及び
連結管２７，２８も同様な構造になっている。
結管２６〜２８及び液戻し管２９〜３１によって接続さ
れている。連結管２６〜２８と液戻し管２９〜３１は、
２重管構造となっており、冷却体２２〜２４で加熱沸騰
して気化した冷媒は外側管の連結管２６〜２８と内側管
の液戻し管２９〜３１との間を上昇し、共通凝縮器２５
に導かれる。連結管２６〜２８の一部に設けられたベロ
ーズ気相管は、温度変化による各部の膨張・収縮を吸収
するものである。なお、ベローズ気相管以外にも、冷却
体２２〜２４と共通凝縮器２５との間を絶縁するための
絶縁管を連結管２６〜２８の途中に設ける場合がある。
なお、図では、冷却体２２及び連結管２６に関してはそ
の断面構造が示されており、他の冷却体２３，２４及び
連結管２７，２８も同様な構造になっている。
【００１４】平形パワー半導体素子１０，１２からの発
熱はＡＬＮ板１４〜１７を介して冷却体２２〜２４に伝
達し、抵抗器３３〜３５からの発熱は直接冷却体２２〜
２４に伝達する。冷却体２２〜２４では、これらの熱に
よって冷媒が沸騰して気化する。気化した冷媒は、外側
管の連結管２６〜２８と内側管の液戻し管２９〜３１と
の間を上昇して共通凝縮器２５に導かれ、そこで液化さ
れる。液化された冷媒は、共通凝縮器２５に一時的に貯
留し、液戻し管２９〜３１を介して冷却体２２〜２４に
落下して戻るようになっている。このようにして、沸騰
冷却装置２０は、冷却体３３〜３５で冷媒を沸騰させて
気化し、共通凝縮器２５でそれを液化させることによっ
て、平形パワー半導体素子１０，１２及び抵抗器３３〜
３５の温度上昇を抑制している。
熱はＡＬＮ板１４〜１７を介して冷却体２２〜２４に伝
達し、抵抗器３３〜３５からの発熱は直接冷却体２２〜
２４に伝達する。冷却体２２〜２４では、これらの熱に
よって冷媒が沸騰して気化する。気化した冷媒は、外側
管の連結管２６〜２８と内側管の液戻し管２９〜３１と
の間を上昇して共通凝縮器２５に導かれ、そこで液化さ
れる。液化された冷媒は、共通凝縮器２５に一時的に貯
留し、液戻し管２９〜３１を介して冷却体２２〜２４に
落下して戻るようになっている。このようにして、沸騰
冷却装置２０は、冷却体３３〜３５で冷媒を沸騰させて
気化し、共通凝縮器２５でそれを液化させることによっ
て、平形パワー半導体素子１０，１２及び抵抗器３３〜
３５の温度上昇を抑制している。
【００１５】なお、この実施の形態では、冷却体２２〜
２４を銅又は銅合金で構成している。従来、沸騰冷却装
置２０を構成する冷却体は材料の制約がないことからコ
スト面及び製造技術面を優先して鉄やステンレスで構成
していた。そして、沸騰冷却装置２０の耐真空度を上げ
るために冷却体の材料を厚くしていた。従って、材料が
厚い分、熱伝導性が悪く、抵抗器を冷却体の側面に設け
ても、冷却効率が悪く、結果として抵抗器の容量を大き
くしなければならなかった。これに対して、銅又は銅合
金製の冷却体は、良好な熱伝導を示すため沸騰冷却効率
がよくなり、抵抗器３３〜３５で発生した熱量は、銅又
は銅合金製の冷却体を介して冷却体内部の冷媒に容易に
伝達し、そこで放熱及び沸騰冷却されるようになる。こ
れによって、抵抗器３３〜３５で発生した熱量のうち筐
体内部に拡散する成分を大幅に低減することができ、結
果として筐体表面積の削減、電子機器全体の小型化を実
現することができる。また、従来のように抵抗器を自冷
冷却方式で使用していた場合には、抵抗器容量＝発生熱
量×４〜５であり、抵抗器の実際の発生熱量に比べて大
きな抵抗器を使用しなければならなかった。それが、こ
の発明のように抵抗器を自冷冷却方式から強制冷却（沸
騰冷却）方式にしたことで、抵抗器容量＝発生熱量とな
り、抵抗器自体を小型化することができ、その組み立て
性の向上も図ることができるようになった。
２４を銅又は銅合金で構成している。従来、沸騰冷却装
置２０を構成する冷却体は材料の制約がないことからコ
スト面及び製造技術面を優先して鉄やステンレスで構成
していた。そして、沸騰冷却装置２０の耐真空度を上げ
るために冷却体の材料を厚くしていた。従って、材料が
厚い分、熱伝導性が悪く、抵抗器を冷却体の側面に設け
ても、冷却効率が悪く、結果として抵抗器の容量を大き
くしなければならなかった。これに対して、銅又は銅合
金製の冷却体は、良好な熱伝導を示すため沸騰冷却効率
がよくなり、抵抗器３３〜３５で発生した熱量は、銅又
は銅合金製の冷却体を介して冷却体内部の冷媒に容易に
伝達し、そこで放熱及び沸騰冷却されるようになる。こ
れによって、抵抗器３３〜３５で発生した熱量のうち筐
体内部に拡散する成分を大幅に低減することができ、結
果として筐体表面積の削減、電子機器全体の小型化を実
現することができる。また、従来のように抵抗器を自冷
冷却方式で使用していた場合には、抵抗器容量＝発生熱
量×４〜５であり、抵抗器の実際の発生熱量に比べて大
きな抵抗器を使用しなければならなかった。それが、こ
の発明のように抵抗器を自冷冷却方式から強制冷却（沸
騰冷却）方式にしたことで、抵抗器容量＝発生熱量とな
り、抵抗器自体を小型化することができ、その組み立て
性の向上も図ることができるようになった。
【００１６】なお、上述の実施の形態では、スタック構
造体として、平形パワー半導体素子と冷却体の積層体か
ら構成される半導体スタックを例に説明したが、これに
限らず、これ以外の半導体スタック、ダイオード整流器
スタック、半導体スイッチスタックなどの各スタックを
構成する電子機器冷却装置にも同様に適用することがで
きる。また、上述の実施の形態では、発熱体を個別に冷
却する個別冷却方式を例に説明したが、一括冷却方式の
場合にも同様に適用することができる。上述の実施の形
態では、半導体スタックが２個の平形パワー半導体素子
１０，１２と３個の冷却体２２〜２４によって構成され
た場合について説明したが、これ以上の個数の平形パワ
ー半導体素子及び冷却体から構成される半導体スタック
にも同様に適用することができる。上述の実施の形態で
は、連結管を気相管と戻し管の２重管構造の場合を例に
説明したが、気相管と戻し管を別個に配置したものにも
同様に適用することができる。
造体として、平形パワー半導体素子と冷却体の積層体か
ら構成される半導体スタックを例に説明したが、これに
限らず、これ以外の半導体スタック、ダイオード整流器
スタック、半導体スイッチスタックなどの各スタックを
構成する電子機器冷却装置にも同様に適用することがで
きる。また、上述の実施の形態では、発熱体を個別に冷
却する個別冷却方式を例に説明したが、一括冷却方式の
場合にも同様に適用することができる。上述の実施の形
態では、半導体スタックが２個の平形パワー半導体素子
１０，１２と３個の冷却体２２〜２４によって構成され
た場合について説明したが、これ以上の個数の平形パワ
ー半導体素子及び冷却体から構成される半導体スタック
にも同様に適用することができる。上述の実施の形態で
は、連結管を気相管と戻し管の２重管構造の場合を例に
説明したが、気相管と戻し管を別個に配置したものにも
同様に適用することができる。
【００１７】上述の実施の形態では、抵抗器を冷却体の
片側側面に設ける場合について説明したが、半導体素子
と接触する箇所以外であれば、冷却体の両側側面や下
側、上側などに抵抗器を設けてもよい。さらに、上述の
実施の形態では、半導体スタックを構成する冷却体に抵
抗器を設ける場合について説明したが、半導体スタック
を構成しない冷却体すなわち抵抗器だけを冷却するため
の専用の冷却体を別途設け、それを連結管及び液戻し管
で共通凝縮器２５に接続するようにしてもよい。この場
合、冷却体は加圧接触されるスタック構成をとらないた
め、材料を比較的薄くするができ冷却効率を優先させる
ことができる。
片側側面に設ける場合について説明したが、半導体素子
と接触する箇所以外であれば、冷却体の両側側面や下
側、上側などに抵抗器を設けてもよい。さらに、上述の
実施の形態では、半導体スタックを構成する冷却体に抵
抗器を設ける場合について説明したが、半導体スタック
を構成しない冷却体すなわち抵抗器だけを冷却するため
の専用の冷却体を別途設け、それを連結管及び液戻し管
で共通凝縮器２５に接続するようにしてもよい。この場
合、冷却体は加圧接触されるスタック構成をとらないた
め、材料を比較的薄くするができ冷却効率を優先させる
ことができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明の電子機器冷却装置によれば、筐
体内部空間に放出される抵抗器の発生熱量を極力低減す
ることができるという効果がある。
体内部空間に放出される抵抗器の発生熱量を極力低減す
ることができるという効果がある。
【図１】 沸騰冷却方式にてパワー半導体素子及び抵抗
器を冷却するように構成された電子機器冷却装置の概略
構成を示す図
器を冷却するように構成された電子機器冷却装置の概略
構成を示す図
【図２】 図１の一部を図面中の右側から見た側面図
１０，１２ 平形パワー半導体素子 １４〜１７ 窒化アルミニウム板 ２０ 沸騰冷却装置 ２２〜２４ 冷却体 ２５ 共通凝縮器 ２６〜２８ 連結管 ２９〜３１ 液戻し管 ３３〜３５ 抵抗器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｈ０１Ｌ 23/46 Ａ
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体素子手段の両側に接触するように
冷却手段を設けて前記半導体素子手段を冷却するように
構成された電子機器冷却装置において、 抵抗手段を前記冷却手段と接触するように設けたことを
特徴とする電子機器冷却装置。 - 【請求項２】 半導体素子手段とこの半導体素子手段
を冷却する冷却手段とを交互に積層することによって構
成された半導体スタック手段と、 前記冷却手段で気化された冷媒を凝縮液化する凝縮手段
と、 前記冷却手段で気化された前記冷媒を前記凝縮手段に導
く連結管手段と、 前記凝縮手段で凝縮液化された前記冷媒を前記冷却手段
に還流する液戻し管手段とから構成される電子機器冷却
装置において、 抵抗手段を前記冷却手段と接触するように設けたことを
特徴とする電子機器冷却装置。 - 【請求項３】 請求項２において、 前記冷却手段のそれぞれが冷媒を貯留し、前記連結管手
段及び前記液戻し管手段によって個別に前記凝縮液化手
段に接続されていることを特徴とする電子機器冷却装
置。 - 【請求項４】 請求項２又は３において、 前記抵抗手段を前記冷却手段と前記半導体素子手段との
接触する面以外の前記冷却手段の少なくとも一つの側面
に接触するように設けたことを特徴とする電子機器冷却
装置。 - 【請求項５】 請求項１、２、３又は４において、 前記冷却手段は銅又は銅合金で構成されたことを特徴と
する電子機器冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000146342A JP2001326310A (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 電子機器冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000146342A JP2001326310A (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 電子機器冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001326310A true JP2001326310A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18652718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000146342A Pending JP2001326310A (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 電子機器冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001326310A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7190054B2 (en) | 2003-02-19 | 2007-03-13 | Denso Corporation | Semiconductor module having inner pressure release portion |
| US7200007B2 (en) | 2004-05-18 | 2007-04-03 | Denso Corporation | Power stack |
| WO2010027311A1 (en) * | 2008-09-08 | 2010-03-11 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | A cooling system for electronic devices and a cabinet including such a system |
| JP2013106046A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Cressal Resistors Ltd | 液冷抵抗装置 |
-
2000
- 2000-05-18 JP JP2000146342A patent/JP2001326310A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7190054B2 (en) | 2003-02-19 | 2007-03-13 | Denso Corporation | Semiconductor module having inner pressure release portion |
| US7200007B2 (en) | 2004-05-18 | 2007-04-03 | Denso Corporation | Power stack |
| WO2010027311A1 (en) * | 2008-09-08 | 2010-03-11 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | A cooling system for electronic devices and a cabinet including such a system |
| JP2013106046A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Cressal Resistors Ltd | 液冷抵抗装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3067399B2 (ja) | 半導体冷却装置 | |
| US5508884A (en) | System for dissipating heat energy generated by an electronic component and sealed enclosure used in a system of this kind | |
| US5343940A (en) | Flexible heat transfer device | |
| JP5553040B2 (ja) | 電子部品 | |
| EP2814089A1 (en) | Bus bar having novel structure | |
| WO1990008400A1 (en) | Enhanced air fin cooling arrangement for a hermetically sealed modular electronic cold plate utilizing reflux cooling | |
| JPH0744246B2 (ja) | 熱除去装置 | |
| WO1990005380A1 (en) | Hermetically sealed modular electronic cold plate utilizing reflux cooling | |
| JP2013257136A (ja) | 相変化放熱装置 | |
| WO1999034438A1 (fr) | Puits de chaleur | |
| US8922310B2 (en) | Heat exchanger system for dry-type transformers | |
| JP3549933B2 (ja) | プレートフィン型素子冷却器 | |
| JP2001326310A (ja) | 電子機器冷却装置 | |
| JP2003247790A (ja) | 沸騰冷却装置 | |
| JP3876593B2 (ja) | 電子機器冷却装置 | |
| JPH0897338A (ja) | 電力用半導体機器の冷却装置 | |
| JP3841944B2 (ja) | プレートフィン型素子冷却器 | |
| WO2016116204A1 (en) | Thermosyphon cooler for an electric device with inductance | |
| WO2013102974A1 (ja) | 冷却装置 | |
| JPH11329899A (ja) | コンデンサの冷却構造 | |
| JPH04196154A (ja) | 半導体冷却装置 | |
| JP2904939B2 (ja) | ヒートパイプ式半導体スタック | |
| US20220272878A1 (en) | Cooling module | |
| CN218125285U (zh) | 鳍片散热器 | |
| JP2000245155A (ja) | 電力変換装置の半導体スタック |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20040216 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041101 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041116 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050117 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050322 |