JP6497059B2 - Housing structure of semiconductor power converter - Google Patents
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Description
本発明は、複数台の半導体ユニットを含む半導体電力変換装置の筐体構造に関する。 The present invention relates to a housing structure of a semiconductor power conversion device including a plurality of semiconductor units.
半導体電力変換装置は、その筐体構造の内部に収納される半導体ユニットが主体であり、当該半導体ユニットは電力変換を行うものであるが電力変換の際に内部の半導体が発熱するため、冷却を行う必要がある。従来、半導体ユニットを冷却するには、冷却ファンを用いた強制風冷方式により冷却するのが一般的であった。 A semiconductor power conversion device is mainly a semiconductor unit housed in its housing structure, and the semiconductor unit performs power conversion, but the internal semiconductor generates heat during power conversion. There is a need to do. Conventionally, in order to cool a semiconductor unit, it has been generally cooled by a forced air cooling method using a cooling fan.
図3(a)は、下記特許文献1にも開示されているような、従来から用いられている複数台の半導体ユニットを多段に積み重ねて搭載した半導体電力変換装置の筐体構造を示す正面図、図3(b)は図3(a)の側面図、および、図3(c)は図3(a)の複数台の半導体ユニットを含む半導体電力変換装置の筐体構造を示す断面図で上面から見た図である。 FIG. 3A is a front view showing a housing structure of a semiconductor power conversion apparatus in which a plurality of conventionally used semiconductor units are stacked and mounted as disclosed in Patent Document 1 below. 3 (b) is a side view of FIG. 3 (a), and FIG. 3 (c) is a cross-sectional view showing a housing structure of a semiconductor power conversion device including a plurality of semiconductor units of FIG. 3 (a). It is the figure seen from the upper surface.
図3に示されるように半導体電力変換装置1は、筐体内の上下に設けたトレー(不図示)にそれぞれ搭載された複数台の半導体ユニット11と、風洞40と、筐体の天井板(不図示)に設けられた換気孔50とから構成されている。半導体ユニット11には、それぞれ冷却ファン21が各ユニットの後部に配置されており、各半導体ユニット11を冷却風により冷却している。
As shown in FIG. 3, the semiconductor power conversion device 1 includes a plurality of
図3(b)に示すように、各半導体ユニット11の冷却ファン21により正面より冷却風が取り込まれ、半導体ユニット11を通過する際、内部の半導体を冷却する。半導体を冷却した冷却風30は、風洞40を通り、筐体の天井板に設けられた換気孔50から外に排気される。
As shown in FIG. 3B, cooling air is taken from the front by the
しかし上記した従来の、複数台の半導体ユニット11を搭載した半導体電力変換装置1では、それぞれの半導体ユニット11が冷却ファン21を駆動しており、下部の半導体ユニット11になるにつれ、上部の半導体ユニット11より排出される冷却風30により圧力損失が大きくなり、冷却風量・風速が低下する。そのため、下部に置かれた半導体ユニット11を十分に冷却できずにいたため、半導体ユニット11を構成する電気品の寿命低下や半導体の破損にいたる可能性があった。
However, in the above-described conventional semiconductor power conversion device 1 equipped with a plurality of
図3に示したような従来の半導体電力変換装置の筐体構造では、それぞれの半導体ユニット11に必要な冷却風が、他の半導体ユニット11が排気する冷却風によって圧力損失が大きくなり、下部の半導体ユニット11を十分に冷却できずに搭載した電気品の寿命の低下や熱耐性が低い機器の破損にいたるという問題があった。
In the case structure of the conventional semiconductor power converter as shown in FIG. 3, the cooling air necessary for each
そこで、本発明の目的は、複数台の半導体ユニットをグループに分け、それぞれのグループごとに風洞を設けることで、風洞下部の圧力損失を大きくすることなく、下部の半導体ユニットにも十分な冷却風を通過させることが可能な半導体電力変換装置の筐体構造を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to divide a plurality of semiconductor units into groups and provide a wind tunnel for each group, so that sufficient cooling air is supplied to the lower semiconductor unit without increasing the pressure loss at the lower part of the wind tunnel. It is in providing the housing structure of the semiconductor power converter device which can let pass.
上記課題を解決するために請求項1記載の発明は、筐体内に複数台の半導体ユニットを多段に積み重ねて搭載し、前記半導体ユニットに冷却風を通過させる半導体電力変換装置の筐体構造において、前記冷却風が前記筐体に収納された半導体ユニットの最上段から数えて奇数番目を通過するようにされた第1の風洞と、前記冷却風が前記筐体に収納された半導体ユニットの最上段から数えて偶数番目を通過するようにされた第2の風洞とを設け、半導体ユニットを通過した冷却風が前記第1又は第2の風洞を介して上記筐体外に排気されることを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a housing structure of a semiconductor power conversion device in which a plurality of semiconductor units are stacked and mounted in a housing, and cooling air is passed through the semiconductor units . A first wind tunnel in which the cooling air passes an odd number from the top of the semiconductor unit stored in the housing; and a top of the semiconductor unit in which the cooling air is stored in the housing. And a second wind tunnel that is configured to pass through the even number, and the cooling air that has passed through the semiconductor unit is exhausted outside the casing through the first or second wind tunnel. To do.
また請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、上記第1及び第2の風洞は、上記筐体内に設けたトレーに板金を曲げ加工しさらに溶接することによって構成したことを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the first and second wind tunnels are formed by bending and further welding a sheet metal to a tray provided in the casing. to be also of the.
本発明によれば、複数台の半導体ユニットをグループに分け、それぞれのグループごとに風洞を設けて複数台の半導体ユニットを通過する冷却風を略均一にすることで風洞下部の圧力損失を高めることなく冷却することが可能となるため、半導体ユニット内部の機器の寿命の低下や機器の破損が起きる可能性を減らすことができる。つまり、複数台の半導体ユニットのグループごとに風洞を設けることで複数台の半導体ユニットを略均一に冷却できる半導体電力変換装置の筐体構造を実現することが可能となる。 According to the present invention, a plurality of semiconductor units are divided into groups, a wind tunnel is provided for each group, and the cooling air passing through the plurality of semiconductor units is made substantially uniform to increase the pressure loss at the bottom of the wind tunnel. Therefore, it is possible to reduce the possibility that the life of the equipment inside the semiconductor unit will be reduced and the equipment may be damaged. That is, by providing a wind tunnel for each group of a plurality of semiconductor units, it is possible to realize a housing structure of a semiconductor power conversion device that can cool the plurality of semiconductor units substantially uniformly.
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1(a)は、本発明の第1の実施例に係る複数台の半導体ユニットを含む半導体電力変換装置の筐体構造を示す正面図、図1(b)は図1(a)の左側面図、図1(c)は図1(a)の右側面図、および、図1(d)は図1(a)の複数台の半導体ユニットを含む半導体電力変換装置の筐体構造を示す断面図で上面から見た図である。 1A is a front view showing a housing structure of a semiconductor power conversion device including a plurality of semiconductor units according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a left side of FIG. 1A. FIG. 1C is a right side view of FIG. 1A, and FIG. 1D is a housing structure of a semiconductor power conversion device including a plurality of semiconductor units of FIG. 1A. It is the figure seen from the upper surface in sectional drawing.
図1(a)において、半導体電力変換装置101は、多段に積み重ねられた複数台の半導体ユニット111、複数台の半導体ユニット111のグループごとに設けられた風洞140,141、および、筐体の天井板(不図示)に設けられた換気孔150から構成されている。
1A, a semiconductor
半導体ユニット111を通過する冷却風130は、図1(b),(c),(d)に示すように、冷却ファン121により半導体ユニット111の正面より取り込まれ、半導体ユニット111を通過する際、内部の半導体を冷却した冷却風は複数台の半導体ユニットのグループごとに設けられた風洞140または風洞141を通り、筐体の天井板に設けられた換気孔150より装置外(筐体外)へ排気される。なお、複数台の半導体ユニット111のグループごとに設けられた風洞140、風洞141を互いに区画する構造自体は筐体内に設けたトレー(不図示)を考慮しつつ当業者が通常の創作力を発揮することで容易に実現できるものである。例えば、板金に曲げ加工を施しさらに溶接加工等を施すことで実現可能である。
The
風洞140には最上段より数えて奇数段目の半導体ユニット111の冷却風が通り、風洞141には最上段より数えて偶数段目の半導体ユニット111の冷却風が通るようにされている。
The cooling air of the odd-numbered
冷却風130が各半導体ユニットを通過し、複数台の半導体ユニット111のグループごとに設けられた風洞140,141を経て、筐体の天井板に設けられた換気孔150より装置外に排気されるまでの経路を分けることにより、風洞下部の圧力損失が大きくなることなく、筐体内に搭載された各半導体ユニット111の冷却を略均一に行うことができる。
図2(a)は、本発明の第2の実施例に係る複数台の半導体ユニットを含む半導体電力変換装置の筐体構造を示す正面図、図2(b)は図2(a)の側面図、および、図2(c)は図2(a)の複数台の半導体ユニットを含む半導体電力変換装置の筐体構造を示す断面図で上面から見た図である。 FIG. 2A is a front view showing a housing structure of a semiconductor power conversion device including a plurality of semiconductor units according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a side view of FIG. FIG. 2 and FIG. 2C are cross-sectional views showing the housing structure of the semiconductor power conversion device including the plurality of semiconductor units in FIG.
図2(a)において、半導体電力変換装置201は、多段に積み重ねられた複数台の半導体ユニット211、複数台の半導体ユニット211のグループごとに設けられた風洞240,241,242、および、筐体の天井板(不図示)に設けられた換気孔250から構成されている。
2A, a semiconductor
半導体ユニット211を通過する冷却風230は、図2(b),(c)に示すように、冷却ファン221により半導体ユニット211の正面より取り込まれ、半導体ユニット211を通過する際、内部の半導体を冷却する。
2B and 2C, the
半導体を冷却した冷却風は、複数台の半導体ユニットのグループごとに設けられた風洞240,241,242を通り、筐体の天井板に設けられた換気孔250より装置外へ排気される。
The cooling air that has cooled the semiconductor passes through the
図示されているように風洞240には最上段より2台の半導体ユニット211の冷却風が通り、風洞241にはその下にある2台の半導体ユニット211の冷却風が、風洞242には更にその下にある2台の半導体ユニット211の冷却風が通るようにされている。
As shown in the figure, the cooling wind of the two
なお、複数台の半導体ユニット211のグループごとに設けられた風洞240、風洞241、風洞242を互いに区画する構造自体は筐体内に設けたトレー(不図示)を考慮しつつ当業者が通常の創作力を発揮することで容易に実現できるものである。例えば、板金に曲げ加工を施しさらに溶接加工等を施すことで実現可能である。
The structure of the
冷却風230が各半導体ユニットを通過し、複数台の半導体ユニットのグループごとに設けられた風洞240,241,242を経て、筐体の天井板(不図示)に設けられた換気孔250より装置外に排気されるまでの経路を分けることにより、風洞下部の圧力損失が大きくなることなく、筐体内に搭載された各半導体ユニット211の冷却を略均一に行うことができる。
The cooling
なお、上記実施例では、各グループは2台の半導体ユニットで構成されているが、グループを構成する半導体ユニットの数は、適宜、選択することができる。各半導体ユニットの圧力損失値を適切にするため、例えば、上段のグループを構成する半導体ユニットの数を下段のグループを構成する半導体ユニットの数よりも多くすることができる。あるいは、下段のグループを構成する半導体ユニットの数を上段のグループを構成する半導体ユニットの数よりも多くすることができる。 In the above embodiment, each group is composed of two semiconductor units. However, the number of semiconductor units constituting the group can be selected as appropriate. In order to make the pressure loss value of each semiconductor unit appropriate, for example, the number of semiconductor units constituting the upper group can be made larger than the number of semiconductor units constituting the lower group. Alternatively, the number of semiconductor units constituting the lower group can be made larger than the number of semiconductor units constituting the upper group.
101、201 半導体電力変換装置
111、211 半導体ユニット
121、221 冷却ファン
130、230 冷却風
140、141、240、241、242 風洞
150、250 換気孔
101, 201 Semiconductor
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