JP2007306793A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】垂直配置型ヒートパイプ式冷却器を用いた半導体スタックを効率良く冷却することができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】互いに隣り合ったヒートパイプ７の放熱フィン８の空気排出側同士および空気吸入側同士が互いに向き合い、このため互いに隣り合った一方の放熱フィン８の空気排出側から排出された高温の空気が他方の放熱フィン８の空気吸入側に流入するようなことが避けられ、また空気排出側同士および空気吸入側同士が互いに向き合うことから、空気の自然対流速度も増し、これらの相乗効果でヒートパイプ式冷却器３の冷却効率が向上する。
【選択図】 図２５

Description

この発明は、インバータや整流器等の用途に用いられる電力変換装置に関する。

近年、電力変換装置は、電力用半導体素子の大容量化、高速化に伴い発熱損失の増大が問題となっている。このため電力用半導体素子用冷却装置の冷却効率の向上を図り発熱損失の増大に対応し、装置の大型化を避けることが重要な課題となっている。

電力変換装置における電力用半導体素子としてはダイオード、サイリスタ、ＧＴＯ、ＩＧＢＴ等が用いられ、その冷却装置としてはヒートパイプ式冷却器が用いられている。

従来一般の電力変換装置においては、電力用半導体素子と横配置型ヒートパイプ式冷却器との積層構造からなる半導体スタックと、半導体素子に突発的に流れる電流を抑制するスナバ抵抗およびスナバコンデンサ等とをフレームの上に配置してモジュールを構成し、このようなモジュールを本体フレーム内に垂直方向に段積み状態に収納して配置させた構造となっている。

これに対し、近年においては、平面的投影面積を小さくするために垂直配置型のヒートパイプ式冷却器を用いることが提案されており、このような垂直配置型ヒートパイプ式冷却器を用いて構成された半導体スタックを直接本体フレーム内に組み込むような場合、それを垂直方向に段積み状態に配置するとなれば、ヒートパイプの放熱フィンが上方向に重なって長く延びているため装置全体の高さ寸法が極端に増して現実的でない。そこで、垂直配置型ヒートパイプ式冷却器を用いるときには、垂直配置型ヒートパイプ式冷却器と直角の水平方向となる本体フレームの奥行方向に半導体スタックを整列させる形で配置することが有利となる。
特開平８−１６２７８９号公報（図１）

しかしながら、垂直配置型ヒートパイプ式冷却器を用いた半導体スタックを本体フレーム内に直接固定し、かつ本体フレーム内の水平方向に整列させて配置するには、半導体スタックの支持方法、固定方法、および半導体スタックの配置方法が重要な課題となる。

半導体スタックを本体フレーム内の奥行方向に複数配置する場合、その最前列と最後列の半導体スタックに対しては本体フレームの前面および背面から半導体素子の交換等の保守点検作業を行なうことができるが、最前列と最後列との間に配置する半導体スタックに対してはその保守点検の作業が困難となる。

また、ファン等を用いた強制冷却ではなく、自然対流により冷却を行う場合は、半導体スタックを構成する際に、互いに隣り合うヒートパイプの放熱フィンに流れる空気が互いに干渉することにより、冷却効率が低下することがある。

この発明はこのような点に着目してなされたもので、その目的とするところは、垂直配置型ヒートパイプ式冷却器を用いた半導体スタックを効率良く冷却することができる電力変換装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、自然対流による冷却をする並列に配置された３つの半導体スタックを有する電力変換装置において、前記各半導体スタックは、電力用半導体素子と、前記電力用半導体素子を間に介して互いに対向し、前記電力用半導体素子とそれぞれが接するように設けられた２つの受熱ブロックと、前記各受熱ブロックの上部からそれぞれ垂直方向に延びたヒートパイプと、前記各ヒートパイプに設けられ、一端側から斜め下側に延びて傾斜した第１の傾斜部と、他端側から斜め上側に延びて傾斜した第２の傾斜部とを有する放熱フィンとを備え、中間の前記半導体スタック及び一方の端の前記半導体スタックは、前記中間の半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第１の傾斜部と、前記一方の端の半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第１の傾斜部との傾斜方向が互いに逆方向となるように配置され、前記中間の半導体スタック及び前記一方の端と異なる他方の端の前記半導体スタックは、前記中間の半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第２の傾斜部と、前記他方の端の半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第２の傾斜部との傾斜方向が互いに逆方向となるように配置された電力変換装置である。

また、本分割出願の基礎出願（特願２００３−２９０８１１号公報）には以下の発明が記載されている。

第１の発明は、自然対流による冷却をする２つの半導体スタックを有する電力変換装置において、前記各半導体スタックは、電力用半導体素子と、前記電力用半導体素子を間に介して互いに対向し、前記電力用半導体素子とそれぞれが接するように設けられた２つの受熱ブロックと、前記各受熱ブロックの上部からそれぞれ垂直方向に延びたヒートパイプと、前記各ヒートパイプに設けられ、一端側から斜め下側に延びて傾斜した第１の傾斜部と、他端側から斜め上側に延びて傾斜した第２の傾斜部とを有する放熱フィンとを備え、前記２つの半導体スタックは、一方の前記半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第１の傾斜部と、他方の前記半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第１の傾斜部とが傾斜方向に対向する電力変換装置である。

第２の発明は、自然対流による冷却をする２つの半導体スタックを有する電力変換装置において、前記各半導体スタックは、電力用半導体素子と、前記電力用半導体素子を間に介して互いに対向し、前記電力用半導体素子とそれぞれが接するように設けられた２つの受熱ブロックと、前記各受熱ブロックの上部からそれぞれ垂直方向に延びたヒートパイプと、前記各ヒートパイプに設けられ、一端側から斜め下側に延びて傾斜した第１の傾斜部と、他端側から斜め上側に延びて傾斜した第２の傾斜部とを有する放熱フィンとを備え、前記２つの半導体スタックは、一方の前記半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第２の傾斜部と、他方の前記半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第２の傾斜部とが傾斜方向に対向する電力変換装置である。

第３の発明は、自然対流による冷却をする３つの半導体スタックを有する電力変換装置において、前記各半導体スタックは、電力用半導体素子と、前記電力用半導体素子を間に介して互いに対向し、前記電力用半導体素子とそれぞれが接するように設けられた２つの受熱ブロックと、前記各受熱ブロックの上部からそれぞれ垂直方向に延びたヒートパイプと、前記各ヒートパイプに設けられ、一端側から斜め下側に延びて傾斜した第１の傾斜部と、他端側から斜め上側に延びて傾斜した第２の傾斜部とを有する放熱フィンとを備え、前記３つの半導体スタックのうち２つの前記半導体スタックは、一方の前記半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第１の傾斜部と、他方の前記半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第１の傾斜部とが傾斜方向に対向し、前記３つの半導体スタックのうち２つの前記半導体スタックは、一方の前記半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第２の傾斜部と、他方の前記半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第２の傾斜部とが傾斜方向に対向する電力変換装置である。

本発明によれば、互いに隣り合って配置した一方の冷却器の放熱フィンの傾斜部と他方の冷却器の放熱フィンの傾斜部との傾斜方向が互いに逆方向とすることで、効率良く冷却することができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の図面において、同一符号は同一部分ないしは対応部分を示している。

図１ないし図３には第１の実施形態を示してあり、図１は平型半導体スタックの正面図、図２は平断面図、図３は側面図である。

この実施形態における半導体スタック１は、電力用半導体素子としての１つのダイオード２と、このダイオード２を冷却するための一対の垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３とを備え、その一対のヒートパイプ式冷却器３の相互間にダイオード２が配置するようにヒートパイプ式冷却３とダイオード１とが積層され、この積層状態が圧接手段４により保持されている。

垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３は、銅等の電気伝導性および熱伝導性に優れる金属からなる受熱ブロック６と、この受熱ブロック６の上部に取り付けられてその上方に垂直に延びた例えば３本のヒートパイプ７と、これらヒートパイプ７に跨がって取り付けられた多数の放熱フィン８と、受熱ブロック６の下部に取り付けられた外部端子接続用の端子板９とで構成され、互いに対向した一方の冷却器３の受熱ブロック６と、他方の冷却器３の受熱ブロック６との間にダイオード２が挟まれている。

また、圧接手段４は、冷却器３の受熱ブロック６を隔てて互いに対向するようにその受熱ブロック６の外側に設けられた一対の押し板１１，１２を備え、これら押し板１１，１２の両端部間に図２に示すようにスタッド１３が設けられている。これらスタッド１３は、一端部が一方の押え板１１に固定され、他端部が他方の押え板１２を貫通してその外面側に突出し、その突出部に弾性部材としての皿ばね１４が装着されているとともに、その突出部間に跨がってばね押え１５が装着され、このばね押え１５の外側においてスタッド１３の端部のねじ部１３ａにナット１６が螺着されている。

各押え板１１，１２の内側にはそれぞれ球面座１７が設けられ、これら球面座１７と受熱ブロック６との間に碍子等の絶縁座１８が設けられ、前記ナット１６の締め付けで押え板１１，１２を互いに接近する方向に移動させることにより、球面座１７を介して積層状態の絶縁座１８、受熱ブロック６、ダイオード２を互いに圧接させ、この圧接作用でその積層状態が安定して保持されている。

ナット１６を締め付けたときには皿ばね１４が弾性的に変形し、したがって絶縁座１８、受熱ブロック６、ダイオード２は互いに弾性的に圧接し、ダイオード２の発熱に伴う受熱ブロック６等の熱膨張による変位が皿ばね１４の弾性的な変形で吸収されるようになっている。

ヒートパイプ７に設けられた放熱フィン８は、図３に示すように一定の隙間をあけて上下に重なるように設けられている。そしてこれら放熱フィン８は、水平部８ａと、この水平部８ａの一端側の端縁から斜め下側に延びて傾斜した第１の傾斜部８ｂと、水平部８ａの他端側の端縁から斜め上側に延びて傾斜した第２の傾斜部８ｃとからなり、各放熱フィン８の水平部８ａをヒートパイプ７が順次貫通した構造となっている。

このように構成された半導体スタック１は本体フレーム２０内に収納され、この本体フレーム２０内において、支持部としての桟材２１の上に一対の絶縁物２２を介して下側から支持されている。すなわち桟材２１の上に設けられた支持部材としての絶縁物２２の上に半導体スタック１の端子板９が接して半導体スタック１の全体が垂直配置型冷却器３の受熱ブロック６の下側から絶縁物２２を介して支持されている。絶縁物２２は耐熱性に優れ、かつ摩擦係数の小さい材料、例えばフッ素系樹脂等の合成樹脂、或いは他の材料で形成されている。

このように垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３を用いた半導体スタック１をその受熱ブロック６の下側から絶縁物２２を介して支持することにより半導体スタック１を安定して支持することができる。

図４には第２の実施形態を示してあり、この実施形態においては、半導体スタック１が本体フレーム２０内の桟材２１の上に一つの絶縁物２２を介して受熱ブロック６の下側から支持されている。このような支持構造においても、垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３を用いた半導体スタック１を安定して支持することができる。

図５および図６には第３の実施形態を示してあり、この実施形態においては、第１および第２の実施形態の場合と同様に垂直配置型ヒートパイプ冷却器３を用いた半導体スタック１がその下側から支持されているとともに、ヒートパイプ７の上部がサポート２３を介して本体フレーム２０内の支持部としての桟材２４に固定されている。すなわち、サポート２３は水平部２３ａと垂直部２３ｂとを有する断面Ｌ字状をなし、このサポート２３の水平部２３ａがヒートパイプ７の上部に固定され、この水平部２３ａからその上方に垂直に延びた垂直部２３ｂが碍子等の絶縁体２５を介して桟材２４に固定されている。

このように、半導体スタック１がその下側から支持され、さらにヒートパイプ７の上部がサポート２３を介して桟材２４に固定された支持構造においては、垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３を用いた半導体スタック１をより安定した状態に支持することができる。

なお、この第３の実施形態においては、ヒートパイプ７の上部を桟材２４に固定するようにしたが、上部に限らず、例えばヒートパイプ７の長手方向の中間の一部を桟材２４に固定するような場合であってもよい。

図７ないし図９には第４の実施形態を示してあり、この実施形態においては、第３の実施形態の場合と同様に、半導体スタック１がその下側から支持され、さらにヒートパイプ７の上部がサポート２３を介して桟材２４に固定されているが、そのサポート２３による固定部の位置が放熱フィン８における第１の傾斜部８ｂの上方の位置となっている。

垂直配置型のヒートパイプ式冷却器３においては、ヒートパイプ７に取り付けられた各放熱フィン８の第１の傾斜部８ｂの傾斜下端側が空気の吸入側で、第２の傾斜部８ｃの傾斜上端側が空気の排出側となる。すなわち、ヒートパイプ式冷却器３の周囲の空気は自然対流により、図７に矢印で示すように、各放熱フィン８の第１の傾斜部８ｂの傾斜下端側の空気吸入側から各放熱フィン８の間の隙間内に順次流入して上昇するとともに、第２の傾斜部８ｃの傾斜上端側の空気排出側から流出してその上方に流れ出る。そしてこのような空気の流通で放熱フィン８を介してヒートパイプ７が冷却される。

ここで、仮に、サポート２３の垂直部２３ｂが放熱フィン８の第２の傾斜部８ｃの上方の位置に配置していたとすると、第２の傾斜部８ｃ間の隙間を経てその上方に流れ昇る空気がサポート２３の垂直部２３ｂや絶縁体２５に当たってその流れが妨げられ、この結果、放熱フィン８間を通る空気の流れが乱れて澱み、冷却効率が低下してしまうことになる。

ところが、この第４の実施形態においては、サポート２３によるヒートパイプ７の固定位置が放熱フィン８における第１の傾斜部８ｂの上方つまり空気吸入側の上方に配置しており、したがって第２の傾斜部８ｃ間の隙間を経てその上方に上昇する空気は何ら妨げられることなくスムーズに流れ、このため放熱フィン８間を空気が澱みなく流れ、冷却効率が向上する。

図１０には第５の実施形態を示してあり、この実施形態においては、半導体スタック１が４つの垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３を用い、２つのダイオード２を直列に積層した構造となっている。すなわち、４つの冷却器４が互いに隣り合う２つずつの組に分けられ、その一方の組における冷却器３の受熱ブロック６間に１つのダイオード２が設けられ、他方の組における冷却器３の受熱ブロック６間に他の１つのダイオード２が設けられ、さらに一方の組における冷却器３の受熱ブロック６と他方の組における冷却器３の受熱ブロック６との対向間に導体からなる干渉防止手段としてのスペーサ２８が設けられ、このスペーサ２８によりその対向間の距離が所定の大きさに保たれ、これらダイオード２および冷却器３の受熱ブロック６の積層状態が圧接手段４により保持されている。

このような構成においては、互いに隣り合った一方の組の冷却器３と他方の組の冷却器３との間隔がスペーサ２８により所定の大きさに保たれ、したがってその互いに隣り合った一方の組の冷却器３の放熱フィン８と他方の組の冷却器３の放熱フィン８との干渉を防止することができる。

図１１には第６の実施形態を示してあり、この実施形態においては、２つの垂直配置型のヒートパイプ式冷却器３を用いて半導体スタック１が構成されているとともに、その各冷却器３のヒートパイプ７に取り付けられた放熱フィン８の一側部に、半導体スタック１の構成要素の積層方向に向って受熱ブロック６の外面より外側に張出す張出し部２９が一体に形成されている。

一方の冷却器３における放熱フィンの張出し部２９、および他方の冷却器３における放熱フィン８の張出し部２９は、ダイオード２を境として互いにその反対側つまりダイオード２から遠ざかる方向に張出すように形成されている。

このような構成においては、ヒートパイプ式冷却器３の各放熱フィン８の面積が張出し部２９の分だけ拡張して空気との接触面積が増大し、またその各張出し部２９が熱の発生源であるダイオード２から遠ざかる方向に延びてこれら張出し部２９に低温の空気が流れることから、より大きな冷却効率を得ることができる。

図１２には第７の実施形態を示してあり、この実施形態においては、前記第５の実施形態の場合と同様に、４つの垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３を用いて２つのダイオード２を直列に積層した構造となっている。そしてその１つのダイオード２を支持した一方の組における冷却器３の各放熱フィン８、および他の１つのダイオード２を支持した他方の組における冷却器３の各放熱フィン８が、前記第６の実施形態と同様の張出し部２９を有する構造となっている。

互いに対向した前記一方の組における冷却器３の受熱ブロック６と前記他方の組における冷却器３の受熱ブロック６との間には導体からなるスペーサ２８が設けられ、このスペーサ２８により前記互いに向き合って配置した一方の組における放熱フィン８の張出し部２９と他方の組における放熱フィン８の張出し部２９との干渉が防止されている。

図１３には第８の実施形態を示してあり、この実施形態においては、前記第７の実施形態の場合と同様に、４つの垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３を用いて２つのダイオード２を直列に積層し、その１つのダイオードを支持した一方の組における冷却器３の各放熱フィン８、および他の１つのダイオード２を支持した他方の組における冷却器３の各放熱フィン８がそれぞれ張出し部２９を有する構造となっているが、その１つのダイオード２と他の一つのダイオード２とが互いに同極性が向かい合うように直列に積層されている点が異なっている。

したがって、この実施形態の場合には、スペーサ２８を隔てて互いに対向した受熱ブロック６が同極性で同じ電圧に保たれる。

図１４および図１５には第９の実施形態を示してあり、この実施形態においては、２つの垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３と１つのダイオード２とで半導体スタック１が構成され、そのヒートパイプ式冷却器３が本体フレーム内の桟材２１の上に取り付けられた絶縁物２２を介してその下側から支持されている。

一方、この半導体スタック１の構成要素を圧接させてその積層状態を保持する圧接手段４の一方の押し板１１が本体フレーム内の桟材３０にサポート３１を介して固定され、またばね押え１５がサポート３２を介して桟材３３に固定されている。

このように、ヒートパイプ式冷却器３が本体フレーム内の桟材２１の上に絶縁物２２を介してその下側から支持され、かつ圧接手段４の押し板１１およびばね押え１５本体フレーム内に桟材３０，３３に固定された構成においては、半導体スタック１がより安定して支持される。

ばね押え１５は桟材３３に固定されて定位置に保持されているが、スタッド１３は押し板１２およびばね押え１５を摺動自在に貫通しており、このため半導体スタック１の構成要素は皿ばね１４によりその積層方向に弾性的に押圧され、半導体スタック１の熱膨張等による積層方向の変位は皿ばね１４の弾性的な変形で吸収される。

図１６および図１７には第１０の実施形態を示してあり、この実施形態においては、第９の実施形態の場合と同様に、２つの垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３と１つのダイオード２とで半導体スタック１が構成され、そのヒートパイプ式冷却器３が本体フレーム内の桟材２１の上に取り付けられた絶縁物２２を介してその下側から支持されている。

そして圧接手段４の一方の押し板１１が本体フレーム内の桟材３０にサポートを介して固定されている。そして一方の押し板１１から延出して皿ばね１４、ばね押え１５、ナット１６を貫通したスタッド１３の先端側の端部間には支持板３５が設けられ、この支持板３５が一対のナット３６，３７によりスタッド１３に固定され、この支持板３５がサポート３８を介して本体フレーム内の桟材３９に固定されている。

このような構成においても、半導体スタック１が安定して支持され、また半導体スタック１の構成要素が皿ばね１４によりその積層方向に弾性的に押圧され、半導体スタック１の熱膨張等による積層方向の変位が皿ばね１４の弾性的な変形で吸収される。

図１８には第１１の実施形態を示してあり、この実施形態においては、半導体スタック１を構成する垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３を下側から支持した絶縁物２２の上面が凹凸形状となっている。

すなわち、図（Ａ）の例では絶縁物２２の上面に一定の間隔をあけて複数の凸部２２ａが一体に形成され、これら凸部２２ａ間の絶縁物２２の上面にヒートパイプ式冷却器３の端子板９が接してそのヒートパイプ式冷却器３が受熱ブロック６の下側から支持されている。

また、図（Ｂ）の例では絶縁物２２の上面に一定の間隔をあけて複数の凹部２２ｂが形成され、これら凹部２２ｂ間の絶縁物２２の上面にヒートパイプ式冷却器３の端子板９が接してそのヒートパイプ式冷却器３が受熱ブロック６の下側から支持されている。

このような構成においては、互いに隣り合った一方のヒートパイプ式冷却器３の端子板９と他方のヒートパイプ式冷却器３の端子板９との間の絶縁物２２の表面での絶縁の沿面距離が延び、絶縁上の信頼性が向上する。

図１９および図２０には第１２の実施形態を示してあり、この実施形態においては、本体フレーム２０がその奥行方向の前後の３列、左右の２列との合計６つの格納部２０ａに区画され、これら各格納部２０ａ内にそれぞれ垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３を用いた半導体スタック１が収納されている。

そしてこの本体フレーム２０における奥行方向の最前列に左右に並んだ一対の格納部２０ａは独立したユニットに構成され、その外側の一端側の端縁にヒンジ４１が設けられ、これらヒンジ４１を支点にして前後方向に回動し得る構造となっている。

このような構成においては、本体フレーム２０ａの最前列に配置した格納部２０ａ内の半導体スタック１に対する保守点検の作業は、その格納部２０ａの前面が開放されているからその前面を通して実施することができる。また、本体フレーム２０の最後列に配置した格納部２０ａ内の半導体スタック１に対する保守点検の作業は、その格納部２０ａの背面が開放されているからその背面を通して実施することができる。

これに対し、中間部に配置した格納部２０ａにおいてはその前面および背面が最前列の格納部２０ａおよび最後列の格納部２０ａにより閉鎖されているから保守点検ができず、そこでこの場合には、最前列に配置する格納部２０ａをヒンジ４１を支点にして前方側に回動させる。この回動で中間部に配置した格納部２０ａの前面が開放され、したがってこの開放された前面を通してその内部の半導体スタック１に対する保守点検の作業を実施することができる。

そしてこの場合、前方側に回動された最前列の格納部２０ａはその前面および背面の双方が開放されるから、この格納部２０ａ内の半導体スタック１に対してはその前面および背面の双方から能率よく保守点検の作業を行なうことができる。

なお、この第１２の実施形態において、さらに最後列の格納部２０ａも最前列の格納部２０ａと同様にヒンジで支持して本体フレーム２０の後方側への回動が可能となるように構成してもよい。

そしてこのような場合には、最前列の格納部２０ａを前方側に回動し、最後列の格納部２０ａを後方側に回動することにより、すべての格納部２０ａの前面および背面を開放することができ、したがってこれら格納部２０ａ内の半導体スタック１に対してその前面および後面の双方から能率よく保守点検の作業を行なうことができる。

図２１および図２２には第１３の実施形態を示してあり、この実施形態においては、垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３を用いて構成された半導体スタック１が本体フレーム内の桟材２１の上に２つの絶縁物２２を介してその下側から支持されている。

そして絶縁物２２の上面には断面Ｌ字状をなすガイドレール４３が取り付けられ、これらガイドレール４３の上に各冷却器３の端子板９の下端縁が摺動自在に接していて、これらガイドレール４３に沿って半導体スタック１を水平方向に移動させることができるようになっている。

このような構成においては、半導体スタック１の保守点検時にその半導体スタック１をガイドレール４３に沿って移動させて本体フレーム内から引き出し、この引き出した状態で半導体スタック１に対する保守点検を能率よく行なうことができる。

図２３および図２４には第１４の実施形態を示してあり、この実施形態においては、垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３を用いて構成された半導体スタック１が本体フレーム内の桟材２１の上に１つの絶縁物２２を介してその下側から支持されている。

そして絶縁物２２の上面には断面コ字状をなすガイドレール４４が取り付けられ、このガイドレール４４の上に各冷却器３の端子板９の下端縁が摺動自在に接していて、これらガイドレール４４に沿って半導体スタック１を水平方向に移動させることができるようになっている。

このような構成においては、半導体スタック１の保守点検時にその半導体スタック１をガイドレール４４に沿って移動させて本体フレームから引き出し、この引き出した状態で半導体スタック１に対する保守点検を能率よく行なうことができる。

図２５には第１５の実施形態を示してあり、この実施形態においては、それぞれ垂直配置型ヒートパイプ式冷却器３を用いて構成された半導体スタック１が本体フレーム２０内に並列して配置されているとともに、その冷却器３におけるヒートパイプ７に取り付けられた放熱フィン８の傾斜部８ｂ，８ｃの傾斜の方向が、互いに隣り合う冷却器３同士で互いに逆方向の向きとなっている。

すなわち、例えば並列した３つの半導体スタック１のうちの中間の半導体スタック１におけるヒートパイプ７の放熱フィン８の傾斜部８ｂ，８ｃがその側面からみて左斜め上方に傾斜し、この中間の半導体スタック１の左側および右側に隣り合って配置した半導体スタック１におけるヒートパイプ７の放熱フィン８の傾斜部８ｂ，８ｃがそれぞれ右斜め上方に傾斜する状態となっている。

このような構成においては、互いに隣り合ったヒートパイプ７の放熱フィン８の空気排出側同士および空気吸入側同士が互いに向き合い、このため互いに隣り合った一方の放熱フィン８の空気排出側から排出された高温の空気が他方の放熱フィン８の空気吸入側に流入するようなことが避けられ、また空気排出側同士および空気吸入側同士が互いに向き合うことから、空気の自然対流速度も増し、これらの相乗効果でヒートパイプ式冷却器３の冷却効率が向上する。

この発明の第１の実施形態を示す正面図。 この発明の第１の実施形態を示す平断面図。 この発明の第１の実施形態を示す側面図。 この発明の第２の実施形態を示す側面図。 この発明の第３の実施形態を示す正面図。 この発明の第３の実施形態を示す平面図。 この発明の第４の実施形態を示す側面図。 この発明の第４の実施形態を示す平面図。 この発明の第４の実施形態を示す正面図。 この発明の第５の実施形態を示す正面図。 この発明の第６の実施形態を示す正面図。 この発明の第７の実施形態を示す正面図。 この発明の第８の実施形態を示す正面図。 この発明の第９の実施形態を示す正面図。 この発明の第９の実施形態を示す平断面図。 この発明の第１０の実施形態を示す正面図。 この発明の第１０の実施形態を示す平断面図。 この発明の第１１の実施形態を示す正面図。 この発明の第１２の実施形態を示す平面図。 この発明の第１２の実施形態を示す側面図。 この発明の第１３の実施形態を示す正面図。 この発明の第１３の実施形態を示す側面図。 この発明の第１４の実施形態を示す正面図。 この発明の第１４の実施形態を示す側面図。 この発明の第１５の実施形態を示す側面図。

符号の説明

１…半導体スタット、２…ダイオード（半導体素子）、３…垂直配置型ヒートパイプ式冷却器、４…圧接手段、６…受熱ブロック、７…ヒートパイプ、８…放熱フィン、９…端子板、２０…本体フレーム、２１，２４，３０，３３，３９…支持部（桟材）、２２…絶縁物（支持部材）、２８…スペーサ（干渉防止手段）、２９…張出し部、４１…ヒンジ、４３，４４…ガイドレール。

Claims (2)

1. 自然対流による冷却をする並列に配置された３つの半導体スタックを有する電力変換装置において、
   前記各半導体スタックは、
   電力用半導体素子と、
   前記電力用半導体素子を間に介して互いに対向し、前記電力用半導体素子とそれぞれが接するように設けられた２つの受熱ブロックと、
   前記各受熱ブロックの上部からそれぞれ垂直方向に延びたヒートパイプと、
   前記各ヒートパイプに設けられ、一端側から斜め下側に延びて傾斜した第１の傾斜部と、他端側から斜め上側に延びて傾斜した第２の傾斜部とを有する放熱フィンとを備え、
   中間の前記半導体スタック及び一方の端の前記半導体スタックは、前記中間の半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第１の傾斜部と、前記一方の端の半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第１の傾斜部との傾斜方向が互いに逆方向となるように配置され、
   前記中間の半導体スタック及び前記一方の端と異なる他方の端の前記半導体スタックは、前記中間の半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第２の傾斜部と、前記他方の端の半導体スタックの前記放熱フィンに有する前記第２の傾斜部との傾斜方向が互いに逆方向となるように配置されたこと
   を特徴とする電力変換装置。
2. 前記各半導体スタックは、
   前記各ヒートパイプに少なくとも２つの前記放熱フィンを備え、
   前記各放熱フィンの前記第１の傾斜部は同一方向に傾斜し、
   前記各放熱フィンの前記第２の傾斜部は同一方向に傾斜すること
   を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。

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