JP2004087553A - 車両用電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、冷却効率を向上させた車両用電力変換装置を提供することである。
【解決手段】電力を変換する半導体素子と、前記半導体素子と係合する受熱部と、前記受熱部と固定され前記半導体素子から発生する熱が前記受熱部を介して伝熱される複数のヒートパイプと、前記複数のヒートパイプと係合し、前記ヒートパイプから伝わる熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、前記複数のヒートパイプの先端部分と係合し前記ヒートパイプの先端側の表面が波型形状をしている放熱補助フィンとを備えることを特徴とする車両用電力変換装置。
【選択図】 図1
【解決手段】電力を変換する半導体素子と、前記半導体素子と係合する受熱部と、前記受熱部と固定され前記半導体素子から発生する熱が前記受熱部を介して伝熱される複数のヒートパイプと、前記複数のヒートパイプと係合し、前記ヒートパイプから伝わる熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、前記複数のヒートパイプの先端部分と係合し前記ヒートパイプの先端側の表面が波型形状をしている放熱補助フィンとを備えることを特徴とする車両用電力変換装置。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用電力変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の車両用電力変換装置について図を参照し詳細に説明する。図13は、従来の車両用電力変換装置の断面図である。図14は、従来の車両用電力変換装置の上面図である。
従来の車両用電力変換装置1は、受熱部2,複数のヒートパイプ3,複数の放熱フィン4,冷媒5,半導体素子6により構成されている。
このように構成された車両用電力変換装置1において、受熱部2に設けられた孔にヒートパイプ3がはめ込まれ固定される。ヒートパイプ3には、複数の放熱フィン4が等間隔で接続されている。冷媒5(水やフロリナート)は、ヒートパイプ3の内部に封入される。
このように構成された車両用電力変換装置において、受熱部2は銅やアルミニウムなど熱伝導性の良い材料で作られている。受熱部2は、平板状になっており、一方の側面にヒートパイプ3を挿入するための孔(図示しない)があけられている。
このように構成された車両用電力変換装置において、ヒートパイプ3は、銅やアルミニウムなど熱伝導性の良い材料で作られている。ヒートパイプ3は、両端が閉じている中空状の棒のような形状をしている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱フィン4は、銅やアルミニウムなど熱伝導性の良い材料で作られている。放熱フィン4は、薄板である。
【0003】
このように構成された車両用電力変換装置において、冷媒5は、水やフロリナートなど沸点が比較的低いものであればよい。
このように構成された車両用電力変換装置において、電力変換装置1内の複数の半導体素子6は、受熱部2の内部側の一面にコンパウンドを介してねじ止めされている。
このように構成された車両用電力変換装置において、半導体素子6から発生した熱は、受熱部2に伝熱される。受熱部2に伝たえられた熱は、ヒートパイプ3に伝わる。ヒートパイプ3に伝えられた熱は、ヒートパイプ3内部の冷媒5に伝わる。冷媒5は、ヒートパイプ3より伝えられた熱により液体から気体へと相変化を起こす。気体となった冷媒5は、ヒートパイプ3の先端部へと移動する。冷媒5は、ヒートパイプ3と係合する放熱フィン4を介して大気と熱交換をし、気体から液体へ相変化を起こす。液体となった冷媒5は、ヒートパイプ3の受熱部2側へと移動する。
このように構成された車両用電力変換装置は、電力変換装置3の外側に放熱フィン4を配置したことにより、効果的に走行風を冷却に使用することができるといった利点がある。
このように構成された車両用電力変換装置において、ヒートパイプ3の内部に封入された冷媒5の相変換により熱輸送を行なっているため、ヒートパイプ3の先端部と受熱部側の温度差が少ない。そのため、ヒートパイプ3の先端側でも充分な冷却性能が得られる。そのためヒートパイプ式の冷却方式は、冷媒を使用しないヒートシンク型の冷却装置に比べて冷却効率が良いというメリットも考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の車両用電力変換装置を使用し、冷却効率を更に上げようとした場合、放熱フィンの数を増やしたり,装置自体を大きくさせるという方法しかなかった。装置を大きくすることは、鉄道車体の性質上難しいため、近年の電力変換装置の大容量化に伴ない冷却効率の向上を求められたときに、装置を置くスペースの限られる鉄道車体用には、対応することができなかった。
そこで、本発明の目的は、冷却効率を向上させた車両用電力変換装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換する半導体素子と、前記半導体素子と係合する受熱部と、前記受熱部と固定され前記半導体素子から発生する熱が前記受熱部を介して伝熱される複数のヒートパイプと、前記複数のヒートパイプと係合し、前記ヒートパイプから伝わる熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、前記複数のヒートパイプの先端部分と係合し前記ヒートパイプの先端側の表面が波型形状をしている放熱補助フィンとを備えることを特徴とする。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換する半導体素子と、前記半導体素子と係合する受熱部と、前記受熱部と固定され前記半導体素子から発生する熱が前記受熱部を介して伝熱される複数のヒートパイプと、前記複数のヒートパイプと係合し、前記ヒートパイプから伝わる熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、前記ヒートパイプの先端部で前記ヒートパイプと係合する放熱フィンと垂直に接続される第1の放熱補助フィンと、ヒートパイプの先端部で前記ヒートパイプと係合する放熱フィンと垂直に接続され、前記第1の放熱補助フィンより長手方向の長さが短い第2の放熱補助フィンとを備えることを特徴とする。
【0006】
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換する半導体素子と、前記半導体素子と係合する受熱部と、前記受熱部と固定され前記半導体素子から発生する熱が前記受熱部を介して伝熱される複数のヒートパイプと、前記複数のヒートパイプと係合し、前記ヒートパイプから伝わる熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、前記ヒートパイプの先端部で前記ヒートパイプと係合する放熱フィンと垂直に接続される複数の放熱フィン群を有し、前記複数の放熱フィン群は、それぞれの放熱フィン群毎にピッチを設定され、前記放熱フィンと係合することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図1は、本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の構成図である。図2は、本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の詳細図である。図3は、本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの正面図である。図4は本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの上面図である。図5は、本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置である。なお、図13及び図14に記載したものと構造上同一のものに関しては同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置は、受熱部2,ヒートパイプ3,放熱フィン4,冷媒5,半導体素子6,放熱補助フィン7から構成されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン7は、ヒートパイプ3の先端側に設けられた放熱フィン4aと接続されている。なお、放熱補助フィン7は、ヒートパイプ3の先端と放熱フィン4aの高さ8よりも低く構成されている(図2参照)。なお、図4において、放熱補助フィン7のうち長手方向の長さの短いものを放熱補助フィン7a(第2の放熱補助フィン),放熱補助フィン7のうち長手方向の長さの長いものを放熱補助フィン7b(第1の放熱補助フィン)としている(図4参照)。
【0008】
このように構成された車両用電力変換装置において、ヒートパイプ3により不均等に区切られた放熱フィン4aのが区切られている。このヒートパイプ3により区切られた放熱フィン4aのうち、面積の大きいほうに設けられた放熱補助フィン7bのピッチは、面積の小さいほうに設けられた放熱補助フィン7aよりも大きくなっている。
このように構成された放熱補助フィン7は、板状のアルミニウムを波型形状に加工したものである(図3及び図4参照)。なお、放熱補助フィン7の材料としては、熱伝導性の良いものであれば良いため銅や銀などでも良い。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン7を放熱フィン4aに接続させることにより、冷却効率を向上させることができる。また、放熱補助フィン7の高さをヒートパイプ3の先端部よりも低くなるように構成されているため、ヒートパイプ3の先端を固定する効果もある。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン7は放熱フィン4aと別々に製造され接続されているが、放熱補助フィン7と放熱フィン4aを組み合わせた形状のものを一体成形しても同様の効果が得られるため特に限定はしない。
【0009】
このように構成された車両用電力変換装置において、図5に示すように放熱フィン4aの両面に放熱補助フィンを取り付けた場合にも、冷却効率の向上が望めるため特に片面のみに取り付けることには、限定はしない。
(第2の実施の形態)
本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図6は、本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置の構成図である。図7は、本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の詳細図である。図8は、本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの正面図である。なお,図1及び図2及び図3に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置は、受熱部2,ヒートパイプ3,放熱フィン4,冷媒5,半導体素子6,放熱補助フィン9から構成されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン9は、ヒートパイプ3先端部と接続された放熱フィン4aと接続されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン9は、金属板である。なお、図8において、放熱補助フィン9のうち長手方向の短い放熱補助フィンを9a,放熱補助フィン9のうち長手方向の長い放熱補助フィンを9bとする。
【0010】
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱フィン4aの両面に放熱補助フィン9を取り付けた場合にも、冷却効率の向上が望めるため特に片面のみに取り付けることには、限定はしない。
このように構成された車両用電力変換装置において、第1の実施の形態の電力変換装置と比べると、放熱補助フィンの構造が単純化されているため、製造コストの削減や質量の削減という利点がある。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン9は放熱フィン4aと別々に製造され接続されているが、放熱補助フィン9と放熱フィン4aを組み合わせた形状のものを一体成形しても同様の効果が得られるため特に限定はしない。
(第3の実施の形態)
本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図9は、本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の斜視図である。図10は、本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の斜視図である。なお,図1及び図2及び図3に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
【0011】
本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置は、受熱部2,ヒートパイプ3,放熱フィン4,冷媒5,半導体素子6,放熱補助フィン10から構成されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン10はヒートパイプ3の先端部と接続された放熱フィン4aと接続されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン10の形状は、略L字型をしており、ヒートパイプ3近傍の放熱補助フィン10の片端の高さを高くし、ヒートパイプ3から遠い放熱補助フィン10の他端の高さを低くしてある。なお、図9において、放熱補助フィン10のうち長手方向の短い放熱補助フィンを10a,放熱補助フィン9のうち長手方向の長い放熱補助フィンを10bとする。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン10の高さの高いほうの片端を温度の高いヒートパイプ3の近傍に配置することで、効率的に冷却することができる。このように構成された車両用電力変換装置において、ヒートパイプ3からの距離によって放熱補助フィン10の高さを変えることで最適なフィン効率の放熱補助フィンを構成することができ、装置の小形化にもつながる。
【0012】
このように構成された車両用電力変換装置において、長手方向の長さが短いため風の通りやすい放熱補助フィン10aのピッチを細かく(小さく)し、長手方向の長さが長いため、風が通りにくい放熱補助フィン10bのピッチを粗く(大きく)することにより、冷却効率の向上をすることができる。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン10の高さを変える代わりに、放熱補助フィン11をヒートパイプ3の近傍に新たに配置し放熱補助フィンの数を増やすことによっても、最適なフィン効率の放熱補助フィンを構成することができる(図10参照)ので、放熱補助フィンの高さを変えるということだけには限定はしない。
(第4の実施の形態)
本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図11は、本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置の断面図である。図12は、本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置の上面図である。なお,図1及び図2及び図3に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置は、受熱部2,ヒートパイプ3,放熱フィン4,冷媒5,半導体素子6,放熱補助フィン12から構成されている。
【0013】
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン12は、ヒートパイプ7の先端部に取り付けられ、放熱フィン4aと係合している。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン12は、同心円状にくし型フィンを配置した構造になっている。
このように構成された車両用電力変換装置において、従来の車両用電力変換装置よりも冷却効率を向上させることができる。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、無数に製造方法も考えられるため、製造方法については特に限定はしない。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、放熱補助フィンの形状を変えても同様な効果を得られることがあるので、第1の実施形態及び第2の実施形態及び第3の実施形態及び第4の実施形態の電力変換装置の放熱補助フィンの形状のみに限定はしない。
【0014】
【発明の効果】
本発明により、冷却効率を向上させた車両用電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の構成図である。
【図2】本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の詳細図である。
【図3】本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの正面図である。
【図4】本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの上面図である。
【図5】本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置である。
【図6】本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置の構成図である。
【図7】本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の詳細図である。
【図8】本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの正面図である。
【図9】本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の斜視図である。
【図10】本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の斜視図である。
【図11】本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置の断面図である。は、
【図12】本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置の上面図である。
【図13】従来の車両用電力変換装置の断面図である。
【図14】従来の車両用電力変換装置の上面図である。
【符号の説明】
1・・・車両用電力変換装置
2・・・受熱部
3・・・ヒートパイプ
4・・・放熱フィン
4a・・・先端に設けられた放熱フィン
5・・・冷媒
6・・・半導体素子
7・・・放熱補助フィン
7a・・・放熱補助フィン
7b・・・放熱補助フィン
8・・・先端高さ
9・・・放熱補助フィン
9a・・・放熱補助フィン
9b・・・放熱補助フィン
10・・・放熱補助フィン
10a・・・放熱補助フィン
10b・・・放熱補助フィン
11・・・放熱補助フィン
11a・・・放熱補助フィン
11b・・・放熱補助フィン
12・・・放熱補助フィン
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用電力変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の車両用電力変換装置について図を参照し詳細に説明する。図13は、従来の車両用電力変換装置の断面図である。図14は、従来の車両用電力変換装置の上面図である。
従来の車両用電力変換装置1は、受熱部2,複数のヒートパイプ3,複数の放熱フィン4,冷媒5,半導体素子6により構成されている。
このように構成された車両用電力変換装置1において、受熱部2に設けられた孔にヒートパイプ3がはめ込まれ固定される。ヒートパイプ3には、複数の放熱フィン4が等間隔で接続されている。冷媒5(水やフロリナート)は、ヒートパイプ3の内部に封入される。
このように構成された車両用電力変換装置において、受熱部2は銅やアルミニウムなど熱伝導性の良い材料で作られている。受熱部2は、平板状になっており、一方の側面にヒートパイプ3を挿入するための孔(図示しない)があけられている。
このように構成された車両用電力変換装置において、ヒートパイプ3は、銅やアルミニウムなど熱伝導性の良い材料で作られている。ヒートパイプ3は、両端が閉じている中空状の棒のような形状をしている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱フィン4は、銅やアルミニウムなど熱伝導性の良い材料で作られている。放熱フィン4は、薄板である。
【0003】
このように構成された車両用電力変換装置において、冷媒5は、水やフロリナートなど沸点が比較的低いものであればよい。
このように構成された車両用電力変換装置において、電力変換装置1内の複数の半導体素子6は、受熱部2の内部側の一面にコンパウンドを介してねじ止めされている。
このように構成された車両用電力変換装置において、半導体素子6から発生した熱は、受熱部2に伝熱される。受熱部2に伝たえられた熱は、ヒートパイプ3に伝わる。ヒートパイプ3に伝えられた熱は、ヒートパイプ3内部の冷媒5に伝わる。冷媒5は、ヒートパイプ3より伝えられた熱により液体から気体へと相変化を起こす。気体となった冷媒5は、ヒートパイプ3の先端部へと移動する。冷媒5は、ヒートパイプ3と係合する放熱フィン4を介して大気と熱交換をし、気体から液体へ相変化を起こす。液体となった冷媒5は、ヒートパイプ3の受熱部2側へと移動する。
このように構成された車両用電力変換装置は、電力変換装置3の外側に放熱フィン4を配置したことにより、効果的に走行風を冷却に使用することができるといった利点がある。
このように構成された車両用電力変換装置において、ヒートパイプ3の内部に封入された冷媒5の相変換により熱輸送を行なっているため、ヒートパイプ3の先端部と受熱部側の温度差が少ない。そのため、ヒートパイプ3の先端側でも充分な冷却性能が得られる。そのためヒートパイプ式の冷却方式は、冷媒を使用しないヒートシンク型の冷却装置に比べて冷却効率が良いというメリットも考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の車両用電力変換装置を使用し、冷却効率を更に上げようとした場合、放熱フィンの数を増やしたり,装置自体を大きくさせるという方法しかなかった。装置を大きくすることは、鉄道車体の性質上難しいため、近年の電力変換装置の大容量化に伴ない冷却効率の向上を求められたときに、装置を置くスペースの限られる鉄道車体用には、対応することができなかった。
そこで、本発明の目的は、冷却効率を向上させた車両用電力変換装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換する半導体素子と、前記半導体素子と係合する受熱部と、前記受熱部と固定され前記半導体素子から発生する熱が前記受熱部を介して伝熱される複数のヒートパイプと、前記複数のヒートパイプと係合し、前記ヒートパイプから伝わる熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、前記複数のヒートパイプの先端部分と係合し前記ヒートパイプの先端側の表面が波型形状をしている放熱補助フィンとを備えることを特徴とする。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換する半導体素子と、前記半導体素子と係合する受熱部と、前記受熱部と固定され前記半導体素子から発生する熱が前記受熱部を介して伝熱される複数のヒートパイプと、前記複数のヒートパイプと係合し、前記ヒートパイプから伝わる熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、前記ヒートパイプの先端部で前記ヒートパイプと係合する放熱フィンと垂直に接続される第1の放熱補助フィンと、ヒートパイプの先端部で前記ヒートパイプと係合する放熱フィンと垂直に接続され、前記第1の放熱補助フィンより長手方向の長さが短い第2の放熱補助フィンとを備えることを特徴とする。
【0006】
本発明に基づく車両用電力変換装置は、電力を変換する半導体素子と、前記半導体素子と係合する受熱部と、前記受熱部と固定され前記半導体素子から発生する熱が前記受熱部を介して伝熱される複数のヒートパイプと、前記複数のヒートパイプと係合し、前記ヒートパイプから伝わる熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、前記ヒートパイプの先端部で前記ヒートパイプと係合する放熱フィンと垂直に接続される複数の放熱フィン群を有し、前記複数の放熱フィン群は、それぞれの放熱フィン群毎にピッチを設定され、前記放熱フィンと係合することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図1は、本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の構成図である。図2は、本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の詳細図である。図3は、本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの正面図である。図4は本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの上面図である。図5は、本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置である。なお、図13及び図14に記載したものと構造上同一のものに関しては同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置は、受熱部2,ヒートパイプ3,放熱フィン4,冷媒5,半導体素子6,放熱補助フィン7から構成されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン7は、ヒートパイプ3の先端側に設けられた放熱フィン4aと接続されている。なお、放熱補助フィン7は、ヒートパイプ3の先端と放熱フィン4aの高さ8よりも低く構成されている(図2参照)。なお、図4において、放熱補助フィン7のうち長手方向の長さの短いものを放熱補助フィン7a(第2の放熱補助フィン),放熱補助フィン7のうち長手方向の長さの長いものを放熱補助フィン7b(第1の放熱補助フィン)としている(図4参照)。
【0008】
このように構成された車両用電力変換装置において、ヒートパイプ3により不均等に区切られた放熱フィン4aのが区切られている。このヒートパイプ3により区切られた放熱フィン4aのうち、面積の大きいほうに設けられた放熱補助フィン7bのピッチは、面積の小さいほうに設けられた放熱補助フィン7aよりも大きくなっている。
このように構成された放熱補助フィン7は、板状のアルミニウムを波型形状に加工したものである(図3及び図4参照)。なお、放熱補助フィン7の材料としては、熱伝導性の良いものであれば良いため銅や銀などでも良い。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン7を放熱フィン4aに接続させることにより、冷却効率を向上させることができる。また、放熱補助フィン7の高さをヒートパイプ3の先端部よりも低くなるように構成されているため、ヒートパイプ3の先端を固定する効果もある。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン7は放熱フィン4aと別々に製造され接続されているが、放熱補助フィン7と放熱フィン4aを組み合わせた形状のものを一体成形しても同様の効果が得られるため特に限定はしない。
【0009】
このように構成された車両用電力変換装置において、図5に示すように放熱フィン4aの両面に放熱補助フィンを取り付けた場合にも、冷却効率の向上が望めるため特に片面のみに取り付けることには、限定はしない。
(第2の実施の形態)
本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図6は、本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置の構成図である。図7は、本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の詳細図である。図8は、本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの正面図である。なお,図1及び図2及び図3に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置は、受熱部2,ヒートパイプ3,放熱フィン4,冷媒5,半導体素子6,放熱補助フィン9から構成されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン9は、ヒートパイプ3先端部と接続された放熱フィン4aと接続されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン9は、金属板である。なお、図8において、放熱補助フィン9のうち長手方向の短い放熱補助フィンを9a,放熱補助フィン9のうち長手方向の長い放熱補助フィンを9bとする。
【0010】
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱フィン4aの両面に放熱補助フィン9を取り付けた場合にも、冷却効率の向上が望めるため特に片面のみに取り付けることには、限定はしない。
このように構成された車両用電力変換装置において、第1の実施の形態の電力変換装置と比べると、放熱補助フィンの構造が単純化されているため、製造コストの削減や質量の削減という利点がある。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン9は放熱フィン4aと別々に製造され接続されているが、放熱補助フィン9と放熱フィン4aを組み合わせた形状のものを一体成形しても同様の効果が得られるため特に限定はしない。
(第3の実施の形態)
本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図9は、本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の斜視図である。図10は、本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の斜視図である。なお,図1及び図2及び図3に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
【0011】
本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置は、受熱部2,ヒートパイプ3,放熱フィン4,冷媒5,半導体素子6,放熱補助フィン10から構成されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン10はヒートパイプ3の先端部と接続された放熱フィン4aと接続されている。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン10の形状は、略L字型をしており、ヒートパイプ3近傍の放熱補助フィン10の片端の高さを高くし、ヒートパイプ3から遠い放熱補助フィン10の他端の高さを低くしてある。なお、図9において、放熱補助フィン10のうち長手方向の短い放熱補助フィンを10a,放熱補助フィン9のうち長手方向の長い放熱補助フィンを10bとする。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン10の高さの高いほうの片端を温度の高いヒートパイプ3の近傍に配置することで、効率的に冷却することができる。このように構成された車両用電力変換装置において、ヒートパイプ3からの距離によって放熱補助フィン10の高さを変えることで最適なフィン効率の放熱補助フィンを構成することができ、装置の小形化にもつながる。
【0012】
このように構成された車両用電力変換装置において、長手方向の長さが短いため風の通りやすい放熱補助フィン10aのピッチを細かく(小さく)し、長手方向の長さが長いため、風が通りにくい放熱補助フィン10bのピッチを粗く(大きく)することにより、冷却効率の向上をすることができる。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン10の高さを変える代わりに、放熱補助フィン11をヒートパイプ3の近傍に新たに配置し放熱補助フィンの数を増やすことによっても、最適なフィン効率の放熱補助フィンを構成することができる(図10参照)ので、放熱補助フィンの高さを変えるということだけには限定はしない。
(第4の実施の形態)
本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置について、図を参照し詳細に説明する。図11は、本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置の断面図である。図12は、本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置の上面図である。なお,図1及び図2及び図3に記載したものと構造上同一のものについては、同符号を付して説明を省略する。
本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置は、受熱部2,ヒートパイプ3,放熱フィン4,冷媒5,半導体素子6,放熱補助フィン12から構成されている。
【0013】
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン12は、ヒートパイプ7の先端部に取り付けられ、放熱フィン4aと係合している。
このように構成された車両用電力変換装置において、放熱補助フィン12は、同心円状にくし型フィンを配置した構造になっている。
このように構成された車両用電力変換装置において、従来の車両用電力変換装置よりも冷却効率を向上させることができる。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、無数に製造方法も考えられるため、製造方法については特に限定はしない。
本発明に基づく車両用電力変換装置は、放熱補助フィンの形状を変えても同様な効果を得られることがあるので、第1の実施形態及び第2の実施形態及び第3の実施形態及び第4の実施形態の電力変換装置の放熱補助フィンの形状のみに限定はしない。
【0014】
【発明の効果】
本発明により、冷却効率を向上させた車両用電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の構成図である。
【図2】本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の詳細図である。
【図3】本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの正面図である。
【図4】本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの上面図である。
【図5】本発明に基づく第1の実施の形態の車両用電力変換装置である。
【図6】本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置の構成図である。
【図7】本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の詳細図である。
【図8】本発明に基づく第2の実施の形態の車両用電力変換装置の補助フィンの正面図である。
【図9】本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の斜視図である。
【図10】本発明に基づく第3の実施の形態の車両用電力変換装置のヒートパイプ先端部の斜視図である。
【図11】本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置の断面図である。は、
【図12】本発明に基づく第4の実施の形態の車両用電力変換装置の上面図である。
【図13】従来の車両用電力変換装置の断面図である。
【図14】従来の車両用電力変換装置の上面図である。
【符号の説明】
1・・・車両用電力変換装置
2・・・受熱部
3・・・ヒートパイプ
4・・・放熱フィン
4a・・・先端に設けられた放熱フィン
5・・・冷媒
6・・・半導体素子
7・・・放熱補助フィン
7a・・・放熱補助フィン
7b・・・放熱補助フィン
8・・・先端高さ
9・・・放熱補助フィン
9a・・・放熱補助フィン
9b・・・放熱補助フィン
10・・・放熱補助フィン
10a・・・放熱補助フィン
10b・・・放熱補助フィン
11・・・放熱補助フィン
11a・・・放熱補助フィン
11b・・・放熱補助フィン
12・・・放熱補助フィン
Claims (7)
- 電力を変換する半導体素子と、
前記半導体素子と係合する受熱部と、
前記受熱部と固定され前記半導体素子から発生する熱が前記受熱部を介して伝熱される複数のヒートパイプと、
前記複数のヒートパイプと係合し、前記ヒートパイプから伝わる熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、
前記複数のヒートパイプの先端部分と係合し前記ヒートパイプの先端側の表面が波型形状をしている放熱補助フィンと、
を備えることを特徴とする車両用電力変換装置。 - 前記請求項1記載の車両用電力変換装置において、
前記放熱補助フィンが、前記放熱フィンと波型形状をしている板とを組み合わせて製造されていること、
を特徴とする車両用電力変換装置。 - 前記請求項1記載の車両用電力変換装置において、
前記放熱補助フィンの形状が略L字型をしていること、
を特徴とする車両用電力変換装置。 - 電力を変換する半導体素子と、
前記半導体素子と係合する受熱部と、
前記受熱部と固定され前記半導体素子から発生する熱が前記受熱部を介して伝熱される複数のヒートパイプと、
前記複数のヒートパイプと係合し、前記ヒートパイプから伝わる熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、
前記ヒートパイプの先端部で前記ヒートパイプと係合する放熱フィンと垂直に接続される第1の放熱補助フィンと、
ヒートパイプの先端部で前記ヒートパイプと係合する放熱フィンと垂直に接続され、前記第1の放熱補助フィンより長手方向の長さが短い第2の放熱補助フィンと、
を備えることを特徴とする車両用電力変換装置。 - 前記請求項4記載の車両用電力変換装置において、
前記第1の放熱補助フィンのピッチよりも前記第2の放熱補助フィンのピッチを短くしたこと、
を特徴とする車両用電力変換装置。 - 電力を変換する半導体素子と、
前記半導体素子と係合する受熱部と、
前記受熱部と固定され前記半導体素子から発生する熱が前記受熱部を介して伝熱される複数のヒートパイプと、
前記複数のヒートパイプと係合し、前記ヒートパイプから伝わる熱を空気中に放熱する複数の放熱フィンと、
前記ヒートパイプの先端部で前記ヒートパイプと係合する放熱フィンと垂直に接続される複数の放熱フィン群を有し、
前記複数の放熱フィン群は、それぞれの放熱フィン群毎にピッチを設定され、前記放熱フィンと係合すること
を特徴とする車両用電力変換装置。 - 前記請求項6記載の電力変換装置において、
前記ヒートパイプによって左右に区切られた前記放熱フィンの面積が、不均一である場合に、前記ヒートパイプによって左右に区切られた前記放熱フィンの面積のうち大きいほうに設置される放熱フィン群のピッチを大きくし、前記ヒートパイプによって左右に区切られた前記放熱フィンのうち面積の小さいほうに設置される放熱フィン群のピッチを小さくすること
を特徴とする車両用電力変換装置。
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JP2002243105A JP2004087553A (ja) | 2002-08-23 | 2002-08-23 | 車両用電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2002243105A JP2004087553A (ja) | 2002-08-23 | 2002-08-23 | 車両用電力変換装置 |
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JP (1) | JP2004087553A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104412498A (zh) * | 2012-06-29 | 2015-03-11 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 功率转换装置 |
WO2018097271A1 (ja) * | 2016-11-28 | 2018-05-31 | 株式会社日立製作所 | 鉄道車両の電力変換装置 |
JP2020171196A (ja) * | 2020-07-27 | 2020-10-15 | 株式会社日立製作所 | 鉄道車両の電力変換装置 |
-
2002
- 2002-08-23 JP JP2002243105A patent/JP2004087553A/ja active Pending
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