JPH0587961U - サイリスタ冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 省スペース化が図れるとともに冷却効率が高
いサイリスタ冷却構造を提供する。 【構成】 一対の導電体製の冷却体２の間に、これら冷
却体２のそれぞれに端子１Ａ,１Ｂが接するようにサイ
リスタ１を挾んで支持し、各冷却体２を締結手段４,１
２,１４により固定した。各冷却体２は、２枚の金属板
２０,２２を張り合わせ、これら金属板２０,２２の間
に、サイリスタ１と接触しない側にのみ膨出し、かつ冷
媒の導入口１６および導出口１８を有する冷媒路２６を
形成したものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、大電力制御用のサイリスタを冷却しつつ回路に接続するサイリスタ 冷却構造に係わり、特に、冷却効率を向上させるとともに冷却構造全体の小形化 を図るための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

大電力制御用のサイリスタの一種として、両端が電極とされた円柱状のものが ある。このような形状のサイリスタを使用する際には、前記両端の電極を一対の 導電体製の冷却体ではさみ、各冷却体をボルトを使用した締結治具により互いに 締め付けたうえ、前記各冷却体を通じて両端に通電する構造が一般に採られる。

【０００３】 前記冷却体として、以前は空冷式の金属製フィンが主流であったが、サイリス タの性能が向上するにつれ、最近ではより冷却能が高い水冷式の冷却体も使用さ れるようになってきている。

【０００４】 一般に使用されている水冷式の冷却体は、厚さ１５mm程の第１の銅板の一面に 深さ１０mm程度の冷却水路を切削加工したうえ、前記一面に薄い銅板を気密的に 張り合わせ、さらに冷却水路の両端に連通するパイプを連結したものであり、こ れらパイプを通じて冷却水が循環される構造となっている。したがって、冷却体 の厚さは１５〜２５mm程度になっていた。なお、前記第１の銅板は、鋳造により 形成される場合もある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで最近では、個々のサイリスタの冷却効率を高める要求のみならず、多 数のサイリスタを密に配置し、全体としての体積比電力密度を高める要求が厳し くなってきている。

【０００６】 しかし、前述のような冷却体を使用したサイリスタ冷却構造においては、各冷 却体が比較的厚いブロック状をなし、サイリスタ１個当たりの冷却構造全体の厚 さおよび重量が大きいうえ、上記の冷却体は、切削加工または鋳造により製造し ているため、製造コストが高く、長尺化は困難である。このため、多数のサイリ スタを高密度で集合させ、全体の省スペース化を図るうえで支障を生じていた。

【０００７】 特に、多数のサイリスタを並列に配置する場合には、冷却体の全長が短いため に冷却体が複数対必要である。したがって、各冷却体の対に一斉に通電するには 、締結手段を兼ねる一対の長尺の通電用部材(ブスバーという)により、各冷却体 対を一斉に挾んで固定する必要がある。したがって、全長の長いブスバーが別個 に必要になり、この点からもコスト低減、省スペース化が難しかった。さらにこ の場合、ブスバーには大電流が流れて発熱するが、冷却体とは別体であるから冷 却されにくく、その結果、昇温して電気抵抗が上昇し、さらに発熱量が増すとい う構造上の欠点も有していた。

【０００８】 また、冷却体が厚いために、冷却水とサイリスタとの間の伝熱抵抗が大きく、 単位水量当たりのサイリスタの冷却効率が低いため、多量の冷却水が必要であり 、サイリスタが多数になると、冷却水循環系の負担が大きいという欠点も有して いた。

【０００９】 本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、省スペース化が図れるとともに冷 却効率が高いサイリスタ冷却構造を提供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記課題を解決するためになされたもので、板状をなす１対の導電体 製の冷却体の間に、これら冷却体のそれぞれに電極が接するようにサイリスタを 挾んで支持し、前記各冷却体およびサイリスタを締結手段で締め付けて固定した サイリスタ冷却構造であって、前記各冷却体は２枚の金属板を張り合わせ、前記 サイリスタと接触しない側の金属板を膨出加工することにより、各金属板の間に 、導入口および導出口を有する冷媒路を形成したものであることを特徴とする。

【００１１】

【作用】

本考案のサイリスタ冷却構造によれば、各冷却体が２枚の薄い金属板を張り合 わせ、これら金属板の間に、サイリスタと接しない金属板側にのみ断面凸となる 冷媒路を形成したものであるから、冷媒路のサイリスタ側の内壁面と、サイリス タとの間には、薄い金属板一枚が介在するだけであり、冷媒とサイリスタとの熱 交換効率が良好で、冷却効率が高められる。このように、単位水量当たりのサイ リスタの冷却効率が高いため、冷媒量が少量で済み、並列接続されるサイリスタ が多数になっても、冷媒循環系の負担が小さい。

【００１２】 また、冷却体が薄型化できるため、サイリスタ１個当たりの冷却体の厚さおよ び重量が低減できるうえ、これら冷却体は２枚の板材を張り合わせて膨管加工す ることにより製造可能であるから、製造コストが安く、全長が長くても製造が容 易である。したがって、多数のサイリスタを高密度で集合させ、全体の省スペー ス化を図ることが容易である。

【００１３】 特に、多数のサイリスタを並列に配置した場合には、各冷却体の全長を長くす ることにより、これら冷却体を各サイリスタ共通の電極として使用することがで き、従来冷却体とは別に設けていたブスバーが不必要になり、コスト低減、省ス ペース化が図れる。しかも、冷却体はそれ自体冷却されているため、大電流が流 れても昇温しにくく、昇温により電気抵抗が上昇してブスバーの発熱量が増し、 その分、冷却体の冷却能が食われるという従来構造の欠点がなく、冷却効率が総 合的に大幅に向上できる。

【００１４】

【実施例】

図１は、本考案に係わるサイリスタ冷却構造の一実施例を示す正断面図である 。 図中符号１はそれぞれ円柱状のサイリスタで、その軸線方向両端面が電極と なっており、これら電極の他にリード線として延びた制御端子(図示略)を有する 。

【００１５】 これらサイリスタ１は一対、同一平面に沿って並べられ、矩形板状の冷却体２ によって両面がはさまれている。各冷却体２の外側には、コ字状をなす一対の締 結部材（締結手段の一部）４がそれぞれ配置され、これら締結部材４の各一対の 脚部４Ａが各サイリスタ１の中心と対応するように各冷却体２に当接されている 。

【００１６】 これら締結部材４は銅、銅合金、アルミニウム等の熱伝導性および導電性が良 好な材質から形成されている。また、脚部４Ａを貫通してサイリスタ１の端面に 達する小径の貫通孔４Ｃが形成され、使用時には、ここからサイリスタ１の温度 を測定するための熱電対Ｓが挿入されるようになっている。

【００１７】 各締結部材４の外側にはさらに、それぞれ締結部材４と同様の材質からなる角 棒状のブスバー６が平行に当接され、これらブスバー６が図示しない電力制御回 路にそれぞれ接続されている。

【００１８】 各冷却体２、締結部材４、ブスバー６のそれぞれには、同一軸線に沿って並ぶ 貫通孔２Ａ,４Ｂ,６Ａが形成され、これらを貫いて円筒形の絶縁スペーサ１０が 冷却体２に対して垂直に差し込まれている。この絶縁スペーサ１０は、熱伝導性 が比較的良好なセラミックス,プラスチック等の絶縁材で形成され、その両端が 各ブスバー６の端面に達する長さに設定されている。

【００１９】 絶縁スペーサ１０の内部には、絶縁ワッシャ８を介してボルト１２（締結手段 の一部）が通され、このボルト１２の先端は、絶縁ワッシャ８を介してナット（ 締結手段の一部）１４で締め付けられている。これにより、各組の締結部材４お よび冷却体２と、ボルト１２との絶縁が図られつつ、冷却体２がサイリスタ１の 両端面に強く押し付けられている。

【００２０】 次に、冷却体２の構造について詳述する。冷却体２は、図３および図４に示す ように一対の矩形状をなす金属板２０,２２が互いに接合され、一方の金属板２ ０のみが他方の金属板２２から部分的に浮き上がって断面円弧状の膨出部２４が 形成され、この膨出部２４の中に平面視コ字状の冷媒路２６が形成されたもので ある。

【００２１】 金属板２０,２２は電気伝導性および熱伝導性の高い金属で形成され、具体的 には純銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウム合金等の材質が好適である。こ の例では膨出する側の金属板２０を金属板２２よりも肉薄にすることにより、膨 管加工が行いやすくされている。ただし、金属板２２が金属板２０より厚くても 十分に製造は可能である。金属板２０,２２の厚さは膨管加工がしやすく、かつ 十分な強度が得られるように、通常０．５〜２．０mm程度に設定されるが、この 範囲に限定されることはない。

【００２２】 冷媒路２６は、冷却体２に沿って潰れた形状の方が冷媒と金属板２０,２２と の熱交換効率が高くて好ましい。冷媒路２６の平面形状は図示のコ字状に限らず 、冷却体２の面積に応じては、より蛇行した形状としてもよい。

【００２３】 冷却体２の具体的な製造方法の一例を図５ないし図７に示す。 まず、連続または間欠的に走行する金属板条材２２に、位置決め用の貫通孔２ ８を一定間隔毎に形成した後、スクリーン印刷機(図示略)を使用して、冷媒路２ ６の平面視形状に合わせて剥離剤層３０を前記一定間隔毎に形成する。剥離剤と してはカーボン粉を含有する塗料が使用され、それを塗布した部分では、金属板 ２０,２２が接合されない。剥離剤層３０の一端には、金属板２２の側縁に達す る導入部３０Ａが形成され、これが後で吹き込み用通路として使用される。

【００２４】 剥離剤を印刷し終えたら、金属板条材２２に別の金属板条材２０を重ねて一対 の圧延ロール３２間を通し、両金属板条材２０,２２をクラッド接合する。次い で、接合された複合板条材３４を、貫通孔２８を基準とにしつつ、一定間隔毎に 切り離して矩形状断片にした後、図６に示すように、これらを膨管加工型３６, ３８の間にセットする。膨管加工すべき金属板２０に対向する側の型３６には、 形成すべき膨出部２４の形状に凹部４０が形成され、金属板２２に対向する側の 型３８の表面は平坦である。

【００２５】 膨管時にはまず、導入部３０Ａの端部をこじ開け、その開口部に給液管を接続 した後、高圧の水を注入する。すると、剥離剤層３０に沿って高圧水が侵入して いき、それに伴って、金属板２０が凹部４０の面に当接するまで膨らみ、膨出部 ２４および冷媒路２６が形成される。次に、複合板３４の導入部３０Ａを含む端 部を切り捨て、パイプ１６,１８を冷媒路２６の両端開口部に差し込み、溶接す れば冷却体２が完成する。

【００２６】 上記構成からなるサイリスタ冷却構造によれば、各冷却体２が２枚の薄い金属 板２０，２２を張り合わせ、これら金属板２０，２２の間に、サイリスタ１と接 しない金属板２０側にのみ断面凸となる冷媒路２６を形成したものであるから、 冷媒路２６のサイリスタ側の内壁面と、サイリスタ１との間には、薄い金属板２ ２一枚が介在するだけであり、冷却水とサイリスタ１との熱交換効率が良好で、 冷却効率が高められる。このように、単位水量当たりのサイリスタ１の冷却効率 が高いため、冷却水量が少量で済み、並列接続されるサイリスタが多数になって も、冷却水循環系の負担が小さい。

【００２７】 また、冷却体が薄型化できるため、サイリスタ１個当たりの冷却体２の厚さお よび重量が低減できるうえ、これら冷却体２は２枚の板材２０，２２を張り合わ せて膨管加工することにより製造可能であるから、製造コストが安く、全長に対 する加工上の制約が少ない。したがって、多数のサイリスタを高密度で集合させ 、全体の省スペース化を図ることが容易である。

【００２８】 なお、上記実施例では、１対の冷却体２の間に１対のサイリスタ１を挾持した 構造であったが、本考案で使用する冷却体２は、その全長の長いものが容易に製 造できるので、各冷却体２の全長を長くし、それらの間に３以上のサイリスタ１ を挾持したうえ、それぞれを締結手段で固定した構造とすることも可能である。

【００２９】 この場合、これら冷却体２を各サイリスタ１共通の電極として使用することが でき、従来、冷却体とは別に設けていた全長の長いブスバーが不必要で、サイリ スタ２個の場合と同じ長さのブスバー６で済み、コスト低減、省スペース化が図 れる。しかも、冷却体２はそれ自体冷却されているため、それに大電流が流れて も昇温しにくく、昇温により電気抵抗が上昇してさらに発熱量が増し、その分、 冷却体の冷却能が食われるという従来構造の欠点がなく、冷却効率が総合的に向 上できる。

【００３０】 なお、本考案は上記実施例にのみ限定されるものではなく、各部の形状等は必 要に応じて適宜変更してよい。例えば、冷却体を円板状に変更して、ただ１個の サイリスタを挾持する構成としてもよいし、締結部材４の形状も適宜変更してよ い。

【００３１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の本考案のサイリスタ冷却構造によれば、各冷却 体が２枚の薄い金属板を張り合わせ、これら金属板の間に、サイリスタと接しな い金属板側にのみ断面凸となる冷媒路を形成したものであるから、冷媒路のサイ リスタ側の内壁面と、サイリスタとの間には、薄い金属板一枚が介在するだけで あり、冷媒とサイリスタとの熱交換効率が良好で、冷却効率が高められる。この ように、単位水量当たりのサイリスタの冷却効率が高いため、冷媒量が少量で済 み、並列接続されるサイリスタが多数になっても、冷媒循環系の負担が小さい。

【００３２】 また、冷却体が薄型化できるため、サイリスタ１個当たりの冷却体の厚さおよ び重量が低減できるうえ、これら冷却体は２枚の板材を張り合わせて膨管加工す ることにより製造可能であるから、製造コストが安く、全長に対する加工上の制 約が少ない。したがって、多数のサイリスタを高密度で集合させ、全体の省スペ ース化を図ることが容易である。

【００３３】 特に、多数のサイリスタを並列に配置した場合には、各冷却体の全長を長くす ることにより、これら冷却体を各サイリスタ共通の電極として使用することがで き、従来冷却体とは別に設けていたブスバーが不必要になり、コスト低減、省ス ペース化が図れる。しかも、冷却体はそれ自体冷却されているため、大電流が流 れても昇温しにくく、昇温により電気抵抗が上昇してブスバーの発熱量が増し、 その分、冷却体の冷却能が食われるという従来構造の欠点がなく、冷却効率が総 合的に大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わるサイリスタ冷却構造の一実施例
を示す正断面図である。

【図２】同サイリスタ冷却構造の側面図である。

【図３】同サイリスタ冷却構造に使用される冷却体を示
す平面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線視断面図である。

【図５】前記冷却体の製造工程を示す斜視図である。

【図６】前記冷却体の製造工程を示す斜視図である。

【図７】前記冷却体の製造工程を示す平面図である。

【符号の説明】

１ サイリスタ ２ 冷却体 ４ 締結部材(締結手段の一部) ６ ブスバー ８ 絶縁ワッシャ １０ 絶縁スペーサ １２ ボルト(締結手段の一部) １４ ナット(締結手段の一部) １６,１８ パイプ ２０,２２ 金属板 ２４ 膨出部 ２６ 冷媒路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 八代 一司 福島県会津若松市扇町128の７ 三菱伸銅 株式会社若松製作所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】板状をなす１対の導電体製の冷却体の間
   に、これら冷却体のそれぞれに電極が接するようにサイ
   リスタを挾んで支持し、前記各冷却体およびサイリスタ
   を締結手段で締め付けて固定したサイリスタ冷却構造で
   あって、 前記各冷却体は２枚の金属板を張り合わせ、前記サイリ
   スタと接触しない側の金属板を膨出加工することによ
   り、各金属板の間に、導入口および導出口を有する冷媒
   路を形成したものであることを特徴とするサイリスタ冷
   却構造。