JPH024163A

JPH024163A - 電力用半導体素子の冷却装置

Info

Publication number: JPH024163A
Application number: JP63289366A
Authority: JP
Inventors: Koji Iio; 飯尾　幸司; Kiyoshi Sakuma; 清佐久間
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-03-08
Filing date: 1988-11-16
Publication date: 1990-01-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は空気調和機、冷蔵庫、冷凍庫等の冷凍制御装
置に設けられる電力用半導体素子の冷却装置に関するも
のである。

［従来の技術］従来のこの種の半導体素子の冷却装置として、特開昭５
８−１８２０４１号公報に記載の技術を挙げることがで
きる。

第８図は上記公報に示された半導体素子の冷却装置の斜
視図である。

図において、（１）は電力用半導体素子、（２）は電力
用半導体素子（１）に密接された放熱板、（３）は放熱
板（２）に配設された冷却器の冷却パイプである。

前記電力用半導体素子（１）は裏面を銅板等で形成した
放熱板（２）に固着され、その放熱板（２）は空気調和
機等の筐体内の冷却器（図示せず）の近傍に配設されて
いる。そして、冷却器の側面から導出された銅製の冷却
パイプ（３）の−部は、放熱板（２）の裏面に蛇行状に
接触させて配設されている。

次に、上記のように構成された半導体素子の冷却装置の
動作について説明する。

電力用半導体素子（１）が発熱すると、その熱エネルギ
ーは放熱板（２）に熱伝導され、放熱板（２）が温度上
昇する。そして、放熱板（２）は冷却パイプ（３）内を
循環している冷媒によって冷却される。

［発明が解決しようとする課題］上記のような従来の電力用半導体素子の冷却装置は、冷
却器の側面から導出された銅製の冷却パイプ（３）の一
部を、放熱板（２）の裏面に蛇行状に接触させて配設し
ているので、その接触性は必ずしも信頼性が高いもので
はなく、冷却に対してもその効率が良くなかった。また
、冷却器の冷却パイプ（３）で放熱板（２）を冷却して
いるから、本来、冷房に使用されるべき冷却能力が電力
用半導体素子（１）の冷却に使用され、冷房能力の低下
を招くことがあった。更に、蛇行状に変形した冷却パイ
プ（３）を冷却器及び放熱板（２）に取付ることになり
、放熱板（２）が大きくなり、また、その生産性が良く
なかった。

そこで、この発明は装置自体が小形化でき、しかも、冷
凍制御装置の効率を向上でき、信頼性の高い半導体素子
の冷却装置を得ることを課題とするものである。

［課題を解決するための手段］この発明にかかる電力用半導体素子の冷却装置は、電力
用半導、体素子（１）を冷凍制御装置の構成要素である
低圧配管部に配設したアキ風ムレータ（８）に熱的に密
接接続して設置したものである。

［作用］この発明にかかる電力用半導体素子の冷却装置は、電力
用半導体素子（１）を冷凍制御装置を構成する低圧配管
部に配設されたアキュムレータ（８）に熱的に密接接続
して設置したことによって、電力用半導体素子（１）の
発熱エネルギーは、熱容量の大きいアキュムレータ（８
）に吸収され効果的に冷却される。また、冷却器の冷房
能力は削減されることがなくなり、熱交換効率が向上す
る。そして、電力用半導体素子（１）をアキュムレータ
（８）に熱的に密接接続するものであるから小形化でき
る。

［実施例］まず、この発明の第一実施例について説明する。

第１図はこの発明の電力用半導体素子の冷却装置を空気
調和機に配設した第一実施例を示す全体概略構成図であ
る。また、第２図はこの発明の第一実施例の電力用半導
体素子の冷却装置を構成する電力用半導体素子と放熱板
をアキュムレータに取付けた斜視図である。

図において、（１）は電力用半導体素子、（２）は放熱
板、（４）は室外側熱交換器で、冷房時に凝縮器として
働くものである。（５）は毛細管、（６）は室内側熱交
換器で、冷房時に冷却器として働くものである。（７）
は四方弁、（８）は低圧の吸入配管に位置するアキュム
レータ、（９）は圧縮機である。特に、この実施例では
、放熱板（２）の放熱部形状を、アキュムレータ形状（
−殻内には円筒状）に合致させるべく円弧状の切欠きを
両端面に形成し、アキュムレータ（８）の外壁と密着取
付けを可能としたものである。また、電力用半導体素子
（１）の取付部は平板とし、素子の取付を容易にする構
造とならている。

次に、上記のように構成された第１図に示した電力用半
導体素子の冷却装置の動作について説明する。なお、図
中、矢印は冷媒の流れを示している。

圧縮機（９）より排出された高温・高圧のガス状冷媒は
、室外側熱交換器（４）で外気により冷却され高圧の液
冷媒になる。この液冷媒は毛細管（５）を通り、断熱膨
張して低温・低圧の冷媒になり、室内側熱交換器（６）
に流入して室内空気と熱交換して室内空気を冷却する。

このとき、冷媒は加熱され、低圧でガスに近い２相冷媒
となり、四方弁（７）を通りアキュムレータ（８）に流
入する。

電力用半導体素子（１）が発熱した熱エネルギーは、そ
の発生した熱量が放熱板（２）及びアキュムレータ（８
）の外壁を介して２相冷媒に吸熱され、電力用半導体素
子（１）が冷却される。

一方、２相冷媒は吸熱した熱エネルギーだけ加熱され、
そして、２相冷媒はアキュムレータ（８）から流出し、
吸入管を通って圧縮機（９）に吸入される。爾後、同様
の行程を繰返すことにより冷房運転を行なう。

次に、この発明の第二実施例について説明する。

第３図は第二実施例の電力用半導体素子の冷却装置を構
成する電力用半導体素子と放熱板をアキュムレータに取
付けた断面図、第４図は前記第二実施例の変形例を示す
断面図、第５図は第４図のＡ−Ａ線拡大断面図、第６図
は第二実施例の別の変形例を示す断面図である。なお、
ここでは第一実施例との相違点のみを説明する。

第３図において、（１０）は取付座、（１１）はネジで
ある。また、アキュムレータ（８）は、その形状を電力
用半導体素子（１）及び放熱板（２）とが直接取付られ
るように絞り加工により、アキュムレータ（８）に、そ
の円周部より入込んだ平坦面（８ａ）を形成したもので
、アキュムレータ（８）に溶接された取付座（１０）に
電力用半導体素子（１）とその放熱板（２）とがネジ（
１１）によって螺止されている。

この第二実施例においても、第一実施例と同様に電力用
半導体素子（１）は冷却される。特に、この第二実施例
では電力用半導体素子（１）及び放熱板（２）が、アキ
ュムレータ（８）の外周よりも入込んだ平坦面（８ａ）
に取付けたものであるから、電力用半導体素子（１）及
び放熱板（２）の露出量を少なくすることができる。

第４図及び第５図に示す第二実施例の変形例においては
、アキュムレータ（８）にその円周部より入込んだ波形
フィン（８ｂ）が絞り加工により形成され、その波形フ
ィン（８ｂ）に電力用半導体素子（１）及び放熱板（２
）が取付けられているとともに、その放熱板（２）と波
形フィン（８ｂ）との間の隙間には伝熱グリース（１２
）が充填されている。したがって、この実施例の構造に
よれば、特に、波形フィン（８ｂ）の広い放熱面積及び
伝熱グリースの伝熱作用によって電力用半導体素子（１
）の放熱効率をより一層向上することができる。

第６図に示す第二実施例の別の変形例においては、波形
フィン（８ｂ）が電力用半導体素子（１）と対応する位
置にそれとほぼ同じ長さで形成されている。これによれ
ば、特に、取付座（１０）の接合面が平坦になるので、
電力用半導体素子（１）及び放熱板（２）を安定した状
態で取付けることができる。

次に、この発明の第三実施例を説明する。

第７図は第三実施例の電力用半導体素子の冷却装置を構
成する電力用半導体素子と放熱板をアキュムレータに取
付けた断面図である。この第三実施例においては、アキ
ュムレータ（８）に絞り加工で平坦面（８ａ）が形成さ
れ、更に、この平坦面（８ａ）には電力用半導体素子（
１）の一部がアキュムレータ（８）の内部に入るように
切抜加工を施して開口部（８Ｃ）が形成されている。

そして、電力用半導体素子（１）のハウジングの一部が
アキュムレータ（８）の内部に入るように配置し、電力
用半導体素子（１）の接続端子部が外部に露出するよう
に配置してネジ（１１）で取付ける。したがって、この
実施例では、放熱板を電力用半導体素子（１）のハウジ
ングとしたものであるから、別に放熱板を設けなくても
放熱面がガス冷媒と直接接触し熱交換できる。

上記のように、この実施例の電力用半導体素子の冷却装
置は、電力用半導体素子（１）及び放熱板（２）を冷凍
制御装置の冷凍サイクルの低圧部に配設されたアキュム
レータ（８）と熱的に密接接続させて配設したものであ
る。

したがって、低温、低圧の二相冷媒が充満したアキュム
レータ（８）に電力用半導体素子（１）を密接して取付
けているので、放熱効果が大きく、放熱板（２）を小形
化または除去することができる。また、電力用半導体素
子（１）として多数キャリヤー形電力用半導体素子（Ｍ
ＯＳ　　ＦＥＴ）を使用する場合、電力用半導体素子（
１）はアキュムレータ（８）の温度まで冷却されるから
、導通時の抵抗が１／３〜１１５に低下する。このため
電力損失が小さくなり、電力用半導体素子（１）の高効
率化と大電力化が可能である。そして、アキュムレータ
（８）は圧縮機（９）の近くに配置されるので電力用半
導体素子（１）から圧縮機（９）への電力配線も短かく
なる。

更に、低圧の吸入配管に位置するアキュムレータ（８）
での電力用半導体素子（１）の冷却であり、このことは
、室内冷房に寄与した後の２相冷媒を用いて電力用半導
体素子（１）を冷却するので冷凍サイクル上有利であり
、かつ、ガスに近い２相冷媒をアキュムレータ（８）に
流入させ電力用半導体素子（１）の発熱を吸収するよう
に冷媒流量制御を行なうことができる。故に、従来のよ
うに、冷却器の冷却パイプを用いて冷却し、それによっ
て冷媒が加熱ガスとなって流れた冷却器出口の冷媒状態
は、ガスに近い２相冷媒で流出することができ、冷却器
を乾かす必要がなく、冷却器の熱交換量が大となり効率
向上できる。

［発明の効果］以上のように、この発明の電力用半導体素子の冷却装置
は、電力用半導体素子を具備する冷凍制御装置において
、前記電力用半導体素子を前記冷凍制御装置の冷凍サイ
クルの低圧部に配設されたアキュムレータと熱的に密接
接続させて配設したものであるから、電力用半導体素子
を冷凍制御装置を構成する低圧配管部に配設されたアキ
ュムレータに熱的に密接接続して設置したことによって
、電力用半導体素子の発熱エネルギーは、熱容量の大き
いアキュムレータに吸収され効果的に冷却される。また
、冷却器の冷房能力は削減されることがなくなり、熱交
換効率が向上する。そして、電力用半導体素子はアキュ
ムレータに熱的に密接接続するものであるから小形化で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第一実施例の電力用半導体素子の冷
却装置を空気調和機に配設した実施例を示す全体概略構
成図、第２図はこの発明の第一実施例の電力用半導体素
子の冷却装置を構成する電力用半導体素子と放熱板をア
キュムレータに取付けた斜視図、第３図はこの発明の第
二実施例の電力用半導体素子の冷却装置を構成する電力
用半導体素子と放熱板をアキュムレータに取付けた断面
図、第４図は前記第二実施例の変形例を示す断面図、第
５図は第４図のＡ−Ａ線拡大断面図、第６図は第二実施
例の別の変形例を示す断面図、第７図はこの発明の第三
実施例の電力用半導体素子の冷却装置を構成する電力用
半導体素子と放熱板をアキュムレータに取付けた断面図
、第８図は従来の半導体素子の冷却装置の斜視図である
。図において、に電力用半導体素子、　２：放熱板、６：室内側熱交換器、　　８：アキュムレータ、である
。なお、図中、同−符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものである。第１図１：電力用半導体素子２　：放！！８Ｉ反６：至内側熱交換器８：アキュムレータ代理人　弁理士　大吉　増雄　外２名第３図 ↓ 第７図 ↓

Claims

【特許請求の範囲】電力用半導体素子を具備する冷凍制御装置において、前記電力用半導体素子を前記冷凍制御装置の冷凍サイク
ルの低圧部に配設されたアキュムレータと熱的に密接接
続させて配設したことを特徴とする電力用半導体素子の
冷却装置。