JPS6243321B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば半導体変換装置等の冷却効率
を向上して信頼性を高めるために使用される流体
冷却形抵抗器に関する。

近年電力用半導体変換装置などは、容量の増大
が著しく、これにともなつて損失が増加してい
る。この損失の増加に対処するため、水、油、フ
ロン等の冷媒を用いて冷却することにより冷却効
率を向上する方法がある。この場合、半導体素子
とともに抵抗器なども同じ冷媒を用いて冷却する
ことが望ましい。このような方式の従来の抵抗器
として第１図に示すものがある。

この抵抗器は、金属製箱体１の表面に抵抗体２
を接着したものである。金属製箱体１は、内部に
冷却水が通るもので、純水に対する耐腐食性の優
れた材質で形成されている。また金属製箱体１に
は、冷却水を導入、排出するための口金１ａ，１
ｂが取付けられている。更に金属製箱体１内には
数箇所に梁３が設けられ、水圧による変形を防ぐ
ようにしている。

箱体１の表面に接着した抵抗体２は、適当な絶
縁処理が施こされた板状をなし、口出し線４、電
気端子５を有している。この口出し線４は、発熱
しないよう抵抗率の低い銅などの金属線を用い、
抵抗線（ニクロム線等）とロー付けされている。
なお図中６は取付足である。

このように構成された抵抗器は、電気端子５か
ら通電することにより抵抗体２が発熱する。一
方、口金１ａから冷却水が流入し、箱体１の中を
通過して口金１ｂから流出する。このとき箱体１
の壁面を通して抵抗体２と熱交換がなされ、抵抗
体２が冷却される。

しかしこの抵抗器は、抵抗体２を箱体１に単に
接着しているため、抵抗体２と線接触しており、
冷却効率が悪い。このため装置が大型化するとと
もに、抵抗器の冷却にばらつきが生じやすい。従
来は、箱体１内に水路を施こして、冷却効率を上
げ、抵抗体２を均一に冷却するようにしているが
十分冷却効率が高いとはいえず、しかも圧力損失
が大きくなる問題がある。

また抵抗体２は箱体１の平板状側面に貼り付け
るので、密着性が悪く、剥れやすい。更に口出し
線４はロー付けされているので、フラツクス等に
よる腐食のおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、冷却効率が高く、装置
を小型化できるとともに均一な冷却を図れ、更に
圧力損失が少なく、抵抗体の密着性が良く、口出
し線の腐食を防止できる流体冷却形抵抗器を得ん
とするものである。

以下本発明を図示する実施例を参照して説明す
る。

本発明に係る流体冷却形抵抗器は、第２図〜第
５図に示すように金属製パイプ１１の外周に螺旋
状の溝１２を形成し、この溝１２に抵抗体１３を
巻回している。金属製パイプ１１は、冷却媒体
（水、油、フロン等）が流通するもので、銅、ア
ルミニウム、ステンレス鋼等、耐腐食性の優れた
材質で形成され、両端に口金１１ａ，１１ｂを形
成している。また両端下部に取付足１４，１４を
設けている。なお図示しないが金属製パイプ１１
の外周に絶縁性の薄膜をコーテイングして、絶縁
性を高めるようにしてもよい。更に金属製パイプ
１１の内面には第４図に示すように直線条溝１５
が形成され、冷却効率を高めるようにしている。

この金属製パイプ１１に巻回された抵抗体１３
は、抵抗線１６（ニクロム線等）に絶縁被膜１７
を施して構成され、上記溝１２に埋め込まれた状
態で巻回している。絶縁被膜１７は、シリコン樹
脂、ポリアミド樹脂などの耐熱性樹脂類を単独あ
るいはこれとガラス質、マグネシア等の無機質材
料とを複合したもので形成されている。また抵抗
体１３は、溝１２に外径又は厚みの1/2以上埋め
込まれている。更に抵抗体１３は、図示する例で
は一本の溝１２に巻回しているが、２本以上の溝
１２を設けてそれぞれに抵抗体１３を巻回し、並
列あるいは直列に接続するようにしてもよい。

抵抗体１２の口出し線１８は、第６図に示すよ
うに抵抗線１６の端部を低抵抗率金属製パイプ１
９（銅、アルミニウム等）に貫通して、同パイプ
１９と抵抗線１６とを２箇所以上圧接して構成さ
れ、電気端子２０に接続している。この電気端子
２０は、圧着端子を用いて圧接して構成されてい
る。なお口出し線１８は、絶縁性を高めるため、
耐熱性を有する熱収縮チユーブ２１が施こされて
いる。

このように抵抗体１３を巻回した金属製パイプ
１１の外周面には、耐熱性を有する熱収縮チユー
ブ２２が被覆され、金属製パイプ１１への密着性
を高めるとともに抵抗器全体の均熱化を図り、絶
縁性を強化している。

なお図示する実施例では金属製パイプ１１の内
面に直線条溝１５を有しているが、スバイラル条
溝、冷却フイン等を設けてもよく、又これらを設
けないものでもよい。

この抵抗器は、電気端子２０から通電されて、
抵抗体１３が発熱する。一方冷却媒体は、口金１
１ａから流入し、金属製パイプ１１を流通する。
この際金属製パイプ１１を通して伝導された抵抗
体１３の熱を受け取り、口金１１ｂから外部へ導
出される。

しかしてこの抵抗器は、抵抗体１３を溝１２に
埋め込んだ状態で巻回するため、抵抗体１３が金
属製パイプ１１に面接触することとなり、冷却効
率が高い。従つて装置を小型化できるとともに、
均熱化を図ることができる。また金属製パイプ１
１内を冷却媒体が流通するため、冷却通路が直線
状となり、圧力損失が少ない。更に金属製パイプ
１１は、箱体に比べて耐圧力性が高く、梁等を設
ける必要がなくなる。また口出し線１８は、圧接
法によるため、フラツクス等の腐食のおそれがな
い。

更に抵抗体１３の1/2以上を溝１２に埋め込ん
でいるので、抵抗体１３に流れる電流の変化によ
つて生ずる磁束が金属製パイプ１１に渦電流を生
ぜしめ、渦電流損として消費される。このため低
誘導性とすることができ、とくにこの効果は、周
波数が高くなればより著しい。

このことは、この抵抗器を用いて周波数とイン
ダクタンスとの関係を調べた実施例から確認され
た。その結果を第７図に示す。図中プロツト
（●）は金属製パイプとして20mmφの溝付銅パイ
プを用いたもの（本発明品）である。又プロツト
（○）は、金属製パイプとして20mmφの溝なし銅
パイプを用いたもの（比較例）である。プロツト
（△）は、20mmφのエポキシパイプ（比較例）を
用いたものである。

以上の如く本発明によれば、抵抗体を面接触さ
せることにより、冷却効率を高め、小形化、均熱
化を図れ、更に圧力損失が少なく、口出し線の腐
食を防止し、又低誘導性であるなどの効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図イは従来の半導体変換装置用流体冷却形
抵抗器の正面図、同図ロは側面図、第２図〜第７
図は本発明の一実施例を示し、第２図は抵抗器の
正面図、第３図は同側面図、第４図は第２図の
―線に沿う断面図、第５図は第３図の―線
に沿う断面図、第６図は抵抗体の口出し線の断面
図、第７図はインダクタンスの周波数特性を比較
例とともに示す線図である。 １１…金属製パイプ、１１ａ，１１ｂ…口金、
１２…溝、１３…抵抗体、１４…取付足、１５…
直線条溝、１６…抵抗線、１７…絶縁被膜、１８
…口出し線、１９…低抵抗率金属製パイプ、２０
…電気端子、２１…熱収縮チユーブ、２２…熱収
縮チユーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷却用媒体が流通する金属製パイプの外周に
   螺旋状の溝を形成し、該溝に、抵抗線の表面に絶
   縁被膜を形成した抵抗体を埋め込まれた状態で面
   接触するように巻回してなる流体冷却形交流電流
   用抵抗器。 ２ 絶縁被膜は、耐熱性樹脂又は耐熱性樹脂と耐
   熱性無機質材料とを複合したもので形成してなる
   特許請求の範囲第１項記載の流体冷却形交流電流
   用抵抗器。 ３ 金属製パイプは、内面に条溝又は冷却フイン
   を有してなる特許請求の範囲第１項記載の流体冷
   却形交流電流用抵抗器。 ４ 抵抗体は、金属製パイプの外周に形成した溝
   に、抵抗体の直径又は厚さの1/2より深く埋め込
   んで巻回してなる特許請求の範囲第１項記載の流
   体冷却形交流電流用抵抗器。 ５ 抵抗体の口出し線は、抵抗線端部を低抵抗率
   金属製パイプに貫通して、同パイプと抵抗線とを
   ２箇所以上圧接してなる特許請求の範囲第１項記
   載の流体冷却形交流電流用抵抗器。 ６ 抵抗体を巻回した金属製パイプの外周全面に
   耐熱性の熱収縮チユーブを被覆してなる特許請求
   の範囲第１項記載の流体冷却形交流電流用抵抗
   器。