KR20080093064A - Cooler - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체소자 등의 발열체를 냉각하는 냉각기에 관한 것이다. The present invention relates to a cooler for cooling a heating element such as a semiconductor element.
일반 산업분야에서의 전동기용의 전원으로서 컨버터나 인버터 등의 반도체소자에 의한 스위칭을 행하는 전력 변환 장치가 사용된다. 컨버터나 인버터 등의 전력 변환 장치로 사용되는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 사이리스터(thyristor), 트랜지스터, 다이오드 등의 반도체소자는 발열하며, 고출력화에 수반하여 발열량도 커지게 되어 반도체소자를 효율적으로 냉각하는 것이 중요하다. 또한, 구동 회로 등까지 포함하여 반도체소자를 모듈화한 IPM(Intelligent Power Module)도 반도체소자에 포함되는 것으로 한다. As a power source for an electric motor in a general industrial field, a power converter for switching by semiconductor elements such as a converter and an inverter is used. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), Thyristor, Transistor, Diode, etc., which are used as power converters such as converters or inverters, generate heat and heat generation increases with high output. It is important to cool. In addition, an IPM (Intelligent Power Module) in which a semiconductor device is modularized including a driving circuit is also included in the semiconductor device.
종래의 냉각기에는 히트 파이프를 이용하여 행하고 있는 것이 있다. 히트 파이프란, 상하 방향으로 세운 관 속에 냉매를 밀봉하고 관의 하부에 냉각 대상물을 접촉시켜 관의 상부에 핀 등의 방열 효율이 좋은 구조를 갖춘 것이다. 관에 밀폐된 냉매는 하부에서 냉각 대상물로부터 열을 받아 증발한다. 증발한 냉매는 관의 상부로 이동하고, 관의 상부에서 열을 빼앗겨 액체로 돌아와서 관의 내벽을 타고 하부에 모인다. 모인 냉매는 재차 증발한다. 이와 같이, 히트 파이프에서는 냉매를 증발시킴으로써 열을 하부에서 상부로 이동시키고, 상부로부터 외부로 열을 방출하여 하부에 접촉시킨 냉각 대상물을 냉각한다. Some conventional coolers use heat pipes. The heat pipe is a structure in which a refrigerant is sealed in a tube erected in the up and down direction, and a cooling object is brought into contact with the lower part of the tube to provide a good heat dissipation efficiency such as fin at the upper part of the tube. The refrigerant sealed in the tube receives heat from the object to be cooled and evaporates therefrom. The evaporated refrigerant moves to the upper part of the tube, loses heat from the upper part of the tube, returns to the liquid, and collects on the inner wall of the tube. The collected refrigerant evaporates again. As described above, in the heat pipe, heat is transferred from the lower part to the upper part by evaporating the refrigerant, and heat is cooled from the upper part to the outside to cool the cooling object brought into contact with the lower part.
히트 파이프를 이용한 냉각기에서는 발열하는 반도체소자가 실장(實裝)된 회로 기판을 반도체소자가 아래를 향하도록 수평으로 배치하고, 위를 향한 회로 기판의 뒤쪽에 히트 파이프를 접촉시키도록 하고 있다.(예를 들어, 특허문헌 1을 참조)In a cooler using a heat pipe, the circuit board on which the heat generating semiconductor element is mounted is horizontally disposed so that the semiconductor element faces downward, and the heat pipe is brought into contact with the rear side of the circuit board facing upward. See, for example, Patent Document 1)
또, 내부에 냉각액을 흐르게 하는 유로를 갖는 반도체소자가 장착되는 수열판(受熱板)과, 수열판으로부터의 냉각액과 공기 사이에 열교환을 행하는 열교환기와, 수열판과 열교환기 사이에 냉각액을 순환시키는 펌프와, 열교환기에 대해 냉각풍을 송풍하는 송풍 수단을 갖추며, 수열판, 열교환기, 펌프 및 송풍 수단의 복수의 쌍을 차체의 긴 쪽 방향으로 직각으로 나란히 배치한 전기차용 전력 변환 장치에 이용되는 냉각기도 있다. 이 냉각기에서는 차체의 측면으로부터 바람을 넣으며, 송풍 수단과 열교환기는 모두 차체의 긴쪽 방향으로 평행하며 서로 마주보고 있고, 열교환기와 차체의 긴쪽 방향으로 배치된 수열판은 직교하는 위치 관계에 있다.(예를 들어, 일본국 특허문헌 2를 참조)In addition, a heat-receiving plate on which a semiconductor element having a flow path through which a cooling liquid flows is mounted, a heat exchanger for performing heat exchange between the cooling liquid from the heat-receiving plate and air, and circulating the cooling liquid between the heat-receiving plate and the heat exchanger. A pump and a blowing means for blowing cooling air to a heat exchanger, and used for a power conversion device for an electric vehicle in which a plurality of pairs of a heat exchanger plate, a heat exchanger, a pump, and a blowing means are arranged side by side at right angles to the longitudinal direction of the vehicle body. There is also a cooler. In this cooler, the air is blown in from the side of the vehicle body, and both the blowing means and the heat exchanger are parallel to each other in the longitudinal direction of the vehicle body and face each other, and the heat exchanger and the heat receiving plates arranged in the longitudinal direction of the vehicle body are in an orthogonal positional relationship. For example, see
특허문헌1: 일본국 특개2002-134670호 공보. Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-134670.
특허문헌2: 일본국 특개평9-246767호 공보. Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 9-246767.
발명의 개시Disclosure of the Invention
발명이 해결하고자 하는 과제Problems to be Solved by the Invention
히트 파이프를 이용한 냉각기에서는 히트 파이프를 수직으로 회로 기판을 수평으로 향하게 할 필요가 있어, 히트 파이프에 10㎝ 정도 이상의 높이를 필요로 하기 때문에 회로 기판을 겹쳐서 배치하는 것이 곤란했었다. 반도체소자의 발열량과 반도체소자를 탑재하기 위해 필요한 면적이 정해지고, 면적당의 발열량으로부터 히트 파이프의 높이 및 체적이 정해지므로, 소정의 발열량의 회로 기판에 대해 냉각기에도 소정 체적이 필요했었다. In a cooler using a heat pipe, it is necessary to vertically oriented the circuit board, and since the height of the heat pipe is about 10 cm or more, it has been difficult to overlap the circuit board. Since the amount of heat generated by the semiconductor element and the area required for mounting the semiconductor element are determined, and the height and volume of the heat pipe are determined from the amount of heat generated per area, the cooler is required for the circuit board having a predetermined amount of heat generated.
펌프를 이용하여 냉각액을 순환시키는 냉각기에서는, 펌프와 냉각액의 리저브 탱크(reserve tank) 등의 부속 설비에 공간이 필요했었다. 또, 열교환기와 수열판이 직교하여 열교환기에는 소정의 면적이 필요하므로 수열판, 열교환기, 펌프 및 송풍 수단의 쌍을 너무 작은 간격으로 배치할 수 없었다. In a cooler in which a coolant is circulated using a pump, space is required for an accessory such as a pump and a reserve tank of the coolant. In addition, since the heat exchanger and the heat receiving plate were orthogonal, and the heat exchanger required a predetermined area, it was not possible to arrange the pair of the heat receiving plate, the heat exchanger, the pump and the blowing means at too small intervals.
본 발명은 소정의 냉각 능력을 실현하는데 있어서 필요한 장치의 체적이 종래보다 작아지는 냉각기를 얻는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to obtain a cooler in which the volume of a device necessary for realizing a predetermined cooling capacity is smaller than that of the conventional one.
과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem
본 발명에 관계된 냉각기는 발열체를 냉매에 의해 냉각하는 냉각부, 이 냉각부에서 가열된 냉매로부터 열을 방출시키는 방열부를 가지며, 상기 냉각부에서 냉매를 비등시킴으로써 상기 방열부와 상기 냉각부 사이에 냉매를 순환시키는 기포 펌프형의, 상기 방열부가 서로 인접하도록 겹쳐진 복수의 냉각 모듈과, 상기 방열부에 닿는 바람을 발생시키는 냉각 팬을 구비한 것이다. The cooler concerning this invention has a cooling part which cools a heat generating body with a refrigerant | coolant, and the heat radiating part which discharge | releases heat from the refrigerant heated by this cooling part, The refrigerant | coolant between the said heat radiating part and the said cooling part by boiling a refrigerant | coolant in the said cooling part. And a plurality of cooling modules of the bubble pump type for circulating the heat dissipation portion adjacent to each other, and a cooling fan for generating wind that reaches the heat dissipation portion.
발명의 효과Effects of the Invention
본 발명에 관계된 냉각기는 발열체를 냉매에 의해 냉각하는 냉각부, 이 냉각부에서 가열된 냉매로부터 열을 방출시키는 방열부를 가지며, 상기 냉각부에서 냉매를 비등시킴으로써 상기 방열부와 상기 냉각부 사이에서 냉매를 순환시키는 기포 펌프형의, 상기 방열부가 서로 인접하도록 겹쳐진 복수의 냉각 모듈과, 상기 방열부에 닿는 바람을 발생시키는 냉각 팬을 구비한 것이기 때문에, 소정의 냉각 능력을 실현하는데 있어서 필요한 장치의 체적이 종래보다 작아진다고 하는 효과가 있다. The cooler concerning this invention has a cooling part which cools a heat generating body with a refrigerant | coolant, and the heat dissipation part which discharge | releases heat from the refrigerant heated by this cooling part, The refrigerant | coolant between the said heat radiating part and the said cooling part by boiling a refrigerant | coolant in the said cooling part. It is provided with a plurality of cooling modules of the bubble pump type for circulating the heat dissipation portion adjacent to each other, and a cooling fan for generating wind reaching the heat dissipation portion, so that the volume of the device necessary for realizing a predetermined cooling capacity. This has the effect of being smaller than before.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치를 전차에 장착한 상태에서의 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure in the state which attached the electric power conversion apparatus using the cooler which concerns on
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치의 구성을 설명하는 사시도이다. It is a perspective view explaining the structure of the power converter using the cooler which concerns on
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치의 구성을 설명하는 단면도이다. It is sectional drawing explaining the structure of the power converter using the cooler which concerns on
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치를 구성하는 반도체소자를 탑재한 냉각 모듈의 사시도이다. 4 is a perspective view of a cooling module equipped with a semiconductor element constituting a power conversion device using a cooler according to
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관계된 냉각기에서 사용하는 냉각 모듈의 구성과 냉매의 흐름을 설명하는 도면이다. It is a figure explaining the structure of the cooling module used by the cooler which concerns on
도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치의 구성을 설명하는 사시도이다. It is a perspective view explaining the structure of the power converter using the cooler which concerns on
도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치의 구성을 설명하는 사시도이다. It is a perspective view explaining the structure of the power converter using the cooler which concerns on
도 8은 본 발명의 실시의 형태 3에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치 의 구성을 설명하는 아래로부터 본 평면도이다. FIG. 8 is a plan view seen from below illustrating the configuration of a power converter using a cooler according to
도 9는 본 발명의 실시의 형태 4에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치의 구성을 설명하는 사시도이다. It is a perspective view explaining the structure of the power converter using the cooler which concerns on Embodiment 4 of this invention.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 4에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치의 구성을 설명하는 아래로부터 본 평면도이다. It is a top view seen from the bottom explaining the structure of the power converter using the cooler which concerns on Embodiment 4 of this invention.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 4에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치의 구성을 설명하는 단면도이다. It is sectional drawing explaining the structure of the power converter using the cooler which concerns on Embodiment 4 of this invention.
부호의 설명Explanation of the sign
100: 전력 변환 장치, 1: 메인회로 유니트100: power converter, 1: main circuit unit
1A: 케이스(고정 부재), 1B: 개구부 1A: Case (fixed member), 1B: Opening
1C: 필터, 2: 블로어(냉각 팬)1C: filter, 2: blower (cooling fan)
3: 전장품(電裝品) 4: 덕트(풍동)3: electrical equipment 4: duct (wind tunnel)
5: 콘덴서, 6: 냉각 모듈5: condenser, 6: cooling module
6A: 냉각부, 6B: 열교환기6A: cooling section, 6B: heat exchanger
6C: 방열부, 6D: 수열관6C: heat sink, 6D: heat pipe
6E: 배관, 6F: 칸막이판6E: Piping, 6F: Partition Plate
6G: 배관, 6H: 배관6G: Piping, 6H: Piping
6J: 배관, 6K: 방열관6J: Tubing, 6K: Heat Sink
6L: 방열 핀 7: 반도체소자6L: heat dissipation fin 7: semiconductor element
8: 배선 기판8: wiring board
발명을 실시하기 위한 바람직한 형태Best Mode for Carrying Out the Invention
실시의 형태 1.
본 발명에 의한 실시의 형태 1에 관계된 냉각기를, 컨버터와 인버터를 갖는 전차용의 전력 변환 장치에 적용했을 경우로 도1~도 5에 의해 설명한다. 도 1은 실시의 형태 1에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치를 설명하는 도면이다. 도 1(a)에 측면도를 나타내고, 도 1(b)에 아래로부터 본 평면도를 나타낸다. 도 2는 실시의 형태 1에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치의 구성을 설명하는 사시도이다. 도 2(a)에 전체의 사시도를 나타내고, 도 2(b)에 소정개의 반도체소자를 탑재한 1개의 냉각 모듈의 사시도를 나타낸다. 도 3에는 도 1(b)의 XX 단면에 있어서의 단면도를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 관계된 냉각기를 구성하는 냉각 모듈의 반도체소자를 탑재한 상태에서의 사시도이다. 도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 관계된 냉각기에서 사용하는 냉각 모듈의 구성과 냉매의 흐름을 설명하는 도면이다. 1 to 5 will be described when the cooler according to
도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 전차의 차체의 하측에 전력 변환 장치(100)가 장착된다. 도 1(b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 전력 변환 장치(100)의 도면에 있어서의 상측의 약 절반에는, 전력 변환을 행하는 메인회로를 구성하는 반도체소자와 반도체소자의 냉각 기구를 케이스(1A)에 수납한 메인회로 유니트(1)가 있다. 전력 변환 장치(100)의 아래쪽 면의 대략 중앙에는 메인회로 유니트(1)와 접하여 냉각 기구에서 냉각을 행하기 위한 바람을 발생시키는 냉각 팬인 블로어(2)가 있다. 메인회로 유니트(1)의 하측에는 블로어(2)를 둘러싸도록 전장품(3)을 배치하고 있다. 또한, 전장품(3)이란 전력 변환 장치를 구성하기 위해서 필요한 전기 부품이다. 단, 냉각 모듈(6)에 탑재된 반도체소자와 별도로 배치되는 콘덴서를 제외하다. As shown to Fig.1 (a), the
도 1(a)로부터 알 수 있듯이, 메인회로 유니트(1)의 측면에는, 케이스(1A)에는 블로어(2)가 바깥 공기를 빨아들이는 개구부(1B)(도 1에서는 도시하지 않음)가 있고, 이 개구부(1B)에는 진애 등을 메인회로 유니트(1)의 내부에 들어갈 수 없게 하기 위한 필터(1C)를 장착하고 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 메인회로 유니트(1)에는 개구부(1B)로부터 블로어(2)로 바깥 공기를 흐르게 하기 위한 풍동(風洞)인 덕트(4)를 마련하고 있다. 전차의 측면에 있는 개구부(1B)로부터 흡입된 바깥 공기는, 메인회로 유니트(1)를 관통하는 덕트(4)를 통하여 메인회로를 구성하는 반도체소자를 냉각하고, 블로어(2)에 의해 전차의 하측으로 배출된다. 블로어(2)는 중앙에 모터를 배치하고 모터의 양측에 회전날개를 갖춘 구조로 한다. 회전날개는 모터측으로부터 공기를 흡입하고 원심력에 의해 외측에 공기를 내보낸다. As can be seen from Fig. 1 (a), on the side of the
도 2(a)는, 전차의 차체나 케이스(1A)나 전기적인 접속을 행하는 부품 등을 생략한 전력 변환 장치(100)의 사시도이다. 메인회로 유니트(1)의 내부에는, 전력 변환을 위한 스위칭 동작을 행하는 발열체인 반도체소자를 탑재한 냉각 모듈(6)이 소정개(본 실시의 형태에서는 6개)를 옆으로 늘어놓은 것이 2열로 배치되어 있다. 메인회로 유니트(1) 위에는 인버터의 직류 전원이 되는 콘덴서(5)를 배치하고 있다. 또한, 안쪽에 있는 열의 냉각 모듈(6) 위에 있는 콘덴서(5)는 도시를 생략하 고 있다. 반도체소자(7)(도 2(b)에는 도시하지 않음)는 한쪽 면이 냉각 모듈(6)에 밀착하여 탑재되고, 다른 한쪽 면에는 전기적인 배선을 행하는 배선 기판(8)이 접속한다. 또한, 늘어놓은 냉각 모듈(6)의 간격은 전기적인 절연이 생기면 어느 정도 접근시켜도 된다. 냉각 모듈(6)의 열은 케이스(1A)나 적절한 부재에 의해 구성되는 고정 부재에 의해 고정된다. FIG. 2 (a) is a perspective view of the
도 4에 있어서, 냉각 모듈(6)은 소정개(본 실시의 형태에서는 3개)의 반도체소자(7)를 탑재한 냉각부(6A)와, 냉각부(6A)로부터 나온 냉매와 냉각부(6A)에 들어가는 냉매 사이에서 열교환을 행하는 열교환기(6B)와, 냉각부(6A)에서 가열된 냉매로부터 열을 방열시키는 방열부(6C)로 구성된다. 냉각부(6A), 열교환기(6B) 및 방열부(6C)는 대략 동일 평면상에 배치되어 냉각부(6A)와 방열부(6C)가 서로 옆에 있으며, 냉각부(6A)의 상측에 열교환기(6B)가 있다. 또한, 도 2(b)에서는 반도체소자(7)가 전기 회로를 구성할 수 있도록 하는 배선 기판(8)도 붙인 상태로 도시하고 있었으나, 도 4에서는 배선 기판(8)을 제외한 상태로 도시하고 있다. In FIG. 4, the
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 방열부(6C)는 덕트(4)의 내부에 있어 덕트(4)를 통과하는 바람에 의해 냉각된다. 방열부(6C)가 2열 있기 때문에 메인회로 유니트(1)의 내부에서는 덕트(4)는 2개로 분리되어 있다. As can be seen from FIG. 3, the
1개의 냉각 모듈(6)에 탑재하는 반도체소자는, 컨버터나 인버터 등의 1상이나 1암 등의 전기회로 위에서 가깝게 배치되는 것으로 한다. 그렇게 함으로써, 전기 회로의 저항이나 인덕턴스를 저감할 수 있어 배선도 용이해진다. 복수의 소자를 1개의 패키지로 모은 것을 냉각 모듈(6)에 탑재해도 된다. 1개의 냉각 모듈(6) 의 냉각부(6A)와 방열부(6C)의 면적과 냉각 모듈(6)의 매수는 탑재해야 할 반도체소자(7)를 모두 탑재할 수 있어, 탑재한 반도체소자(7)가 상정하는 발열량을 방열부(6C)로부터 방열할 수 있어 전체 체적이 가능한 한 작게 되도록 결정한다. 또한, 개구부에 가까운 쪽의 냉각 모듈(6)의 쪽이 냉각하는 공기의 온도가 낮고 냉각 능력이 높기 때문에, 개구부에 가까운 쪽의 냉각 모듈(6)에서의 발열량이 크고, 개구부로부터 멀어질수록 발열량이 작아지도록 해도 된다. The semiconductor elements mounted in one
도 5에 의해, 냉각 모듈(6)의 구성을 설명한다. 냉각부(6A)에서는 파선으로 도시된 반도체소자(7)가 탑재되는 부분에 세로로 소정의 간격으로 냉매가 흐르는 복수의 수열관(6D)이 마련되고, 수열관(6D)은 그 하단에서 1개의 배관(6E)에 접속되며, 상단에서 열교환기(6B)에 접속된다. 5, the structure of the
열교환기(6B)는 외형이 원통상이며 양단으로부터 소정의 거리에 각각 1매의 같은 형상의 칸막이판(6F)이 있다. 2매의 칸막이판(6F)에는 소정개의 원형의 구멍이 있으며, 이 구멍에는 원형의 배관(6G)이 접속되어 있다. 2매의 칸막이판(6F)으로 끼워진 열교환기(6B)의 내부는 배관(6G)의 내측과 외측으로 구분되며, 배관(6G)의 내측은 칸막이판(6F)의 외측과 연결되어 있기 때문에, 열교환기(6B)의 내부는 2개로 구분되게 된다. 냉각부(6A)로부터의 수열관(6D)은 2매의 칸막이판(6F)으로 끼워진 부분에서 배관(6G)의 외측에 접속된다. 도면에 있어서의 우측에 있는 칸막이판(6F)의 우측의 부분에는 냉각부(6A)으로의 배관(6E)이 접속된다. 좌측의 칸막이판(6F)의 바로 우측 하부에는, 방열부(6C)의 하측에 접속되는 배관(6H)이 접속된다. 좌측에 있는 칸막이판(6F)의 좌측의 부분에는 방열부(6C)로부터의 배관(6J)이 접속된다. The
방열부(6C)는 세로로 소정의 간격으로 배치된 복수의 방열관(6K)이 있고, 방열관(6K)은 상측에서 배관(6J)에 접속하고, 하측에서 배관(6H)에 접속한다. 방열관(6K) 사이에는 방열량을 크게 하기 위해 방열 핀(6L)을 마련한다. 방열 핀(6L)의 형상은 덕트(4)를 통과하는 냉각풍을 통과시킬 수 있어 방열 핀(6L)을 통과할 때의 압력 손실을 허용할 수 있는 범위 내이고, 방열량이 커지는 형상으로 한다. The
도 5에는 냉매의 흐름도 나타내고 있다. 냉각부(6A)에 있는 수열관(6D)에서는 반도체소자에서 발생하는 열에 의해 냉매가 가열되어 비등한다. 비등에 의해 발생한 냉매 증기는 위쪽의 열교환기(6B)의 쪽으로 이동하고, 냉매 증기의 기포에 이끌려 액체의 냉매도 열교환기(6B)의 쪽으로 이동한다. 열교환기(6B)에 들어간 냉매는 배관(6G)의 외측에 있으며, 배관(6G)의 내측의 냉매에 열을 주고 냉매 증기는 액체로 돌아오며 온도도 내려간다. 열교환기(6B)로부터 나온 냉매는 배관(6H)을 통하여 방열부(6C)에 들어간다. 방열부(6C)l개 들어간 냉매는 공기에 열을 주어 온도가 더욱 내려간다. 방열부(6C)를 나온 냉매는 배관(6E)을 통하여 열교환기(6B)에 들어간다. 배관(6E)으로부터 열교환기(6B)에 들어간 냉매는, 배관(6G)의 내측을 통하여 외측의 냉매로부터 열을 받아 온도가 상승한다. 열교환기(6B)로부터 배관(6E)을 통하여 냉각부(6A)로 돌아온다. 5 shows a flow chart of the refrigerant. In the
냉각부(6A)에 있는 수열관(6D)에서 냉매가 비등하여 위쪽으로 이동하고, 이동한 냉매 증기는 냉각되어 액체로 돌아오기 때문에, 비등하는 개소로부터 액체로 돌아오는 개소로 향하여 정상적으로 냉매가 흐르게 되어 펌프를 마련하지 않아도 냉매가 순환한다. 이와 같은 냉매의 비등을 이용하여 냉매를 순환시키는 기구를 기포 펌프라고도 부른다. 기포 펌프를 이용함으로써 펌프 및 그 부대 설비 등이 불필요하게 되어 냉각 모듈의 구조가 간단하게 되어 메인터넌스가 용이해진다. In the
공간절약에 관해서는, 기포 펌프를 이용함으로써 적어도 펌프 등의 체적을 작게 할 수 있다. 또, 펌프 등이 있는 경우에는, 펌프 등의 종횡의 크기를 고려하여 냉각 모듈(6) 사이의 간격을 결정할 필요가 있어, 냉각 모듈(6) 사이의 간격을 그다지 작게 할 수 없었던 것이, 냉각 모듈(6)간의 간격을 냉각 모듈(6) 자체의 두께 정도로 억제하는 것이 가능하게 되어, 소정의 발열량을 냉각하기 위해서 필요한 체적을 펌프가 있는 경우보다 작게 할 수 있다. 히트 파이프를 사용하는 경우에는 발열체를 탑재하여 냉각하는 냉각부의 면적에 히트 파이프의 높이를 곱한 체적이 히트 파이프에 필요했었는데 비해, 발열량에 따른 면적의 방열부를 확보하면 되며 방열부의 두께에 관한 제약 조건은 없기 때문에, 냉각부 및 방열부의 두께를 얇게 하면 냉각을 위해서 필요한 체적을 작게 할 수 있다. As for space saving, at least the volume of the pump or the like can be reduced by using the bubble pump. In addition, in the case of a pump or the like, it is necessary to determine the distance between the cooling
2열의 방열부가 서로 근접하도록 배치했기 때문에, 2열에 대해 블로어가 1개로 되어 부품 점수를 삭감할 수 있어 비용은 낮게 신뢰성은 높게 할 수 있다. 방열부가 1열뿐인 경우에도 방열부를 겹치고 있기 때문에, 복수의 방열부에 대해 1개의 블로어로 된다고 하는 메리트가 있다. Since the heat dissipation parts of two rows are arrange | positioned adjacent to each other, there is one blower for two rows, and the number of parts can be reduced, and cost is low and reliability can be made high. Even when only one row of heat dissipating units overlaps the heat dissipating units, there is a merit that one blower becomes a plurality of heat dissipating units.
냉각 모듈을 2열로 배치하였으나 1열이나 3열 이상이어도 된다. 2열의 냉각 모듈의 방열부를 인접시켜 1개의 블로어로 2열의 냉각 모듈을 냉각하도록 하였으나, 냉각 모듈의 열마다 소정개의 냉각 모듈마다 등에 블로어를 마련하도록 해도 된다. The cooling modules are arranged in two rows, but may be one row or three rows or more. The heat dissipation portion of the two rows of cooling modules is adjacent to cool the two rows of cooling modules with one blower. However, a blower may be provided for each predetermined cooling module for each row of the cooling modules.
냉각 모듈의 냉각부와 방열부를 대략 동일 평면상에서 옆으로 배치하였으나, 냉각부와 방열부 사이에 소정의 각도를 갖게 하거나, 냉각부와 방열부를 대략 평행이지만 다른 평면상에 배치하거나, 냉각부와 방열부를 상하나 비스듬한 옆으로 배치하거나 해도 된다. The cooling unit and the heat dissipating unit of the cooling module are disposed sideways on the same plane, but have a predetermined angle between the cooling unit and the heat dissipating unit, or the cooling unit and the heat dissipating unit are arranged in substantially parallel but different planes, or the cooling unit and the heat dissipating unit You may place your wealth on the top or at an angle.
전차용의 전력 변환 장치에 적용했을 경우로 설명하였으나, 전차용 이외의 전력 변환 장치나 전력 변환 장치 이외에 적용해도 된다. 예를 들어, 발열하는 반도체소자를 탑재한 전기 기판 등을 냉각하기 위해 사용해도 된다. 반도체소자 이외의 발열체의 경우에 적용해도 되고, 냉각 대상의 발열체가 냉각부에 접촉 가능하면 어떠한 발열체에 대해서도 본 발명과 관련된 냉각기는 적용할 수 있다. Although it demonstrated as being applied to the electric power converter for a train, you may apply other than a power converter and a power converter other than a train. For example, you may use for cooling the electric board | substrate etc. which mount the heat generating semiconductor element. The heat generator other than the semiconductor element may be applied. The cooler according to the present invention can be applied to any heat generator as long as the heat generator to be cooled can contact the cooling unit.
이상은, 다른 실시의 형태에도 적합하다. The above is also suitable for other embodiments.
실시의 형태 2.
본 실시의 형태 2는 늘어놓은 냉각 모듈의 열마다 블로어를 구비하도록 실시의 형태 1로부터 변경한 경우이다. 도 6은 실시의 형태 2에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치의 구성을 설명하는 사시도이다. This
실시의 형태 1의 경우에서의 도 2와 다른 점만을 설명한다. 2열의 냉각 모듈(6)은 방열부(6C)가 멀어지도록 배치되고, 방열부(6C) 열의 도면에 있어서의 안쪽에 각각 1개의 블로어(2)를 배치하고 있다. Only differences from FIG. 2 in the case of
본 실시의 형태에서도, 냉각 모듈(6)을 실시의 형태 1의 경우와 마찬가지로 콤팩트(소정의 발열량을 냉각하기 위해 필요한 냉각기의 체적을 저감할 수 있는 것)하게 할 수 있다고 하는 효과가 있다. Also in this embodiment, there exists an effect that the
실시의 형태 3.
본 실시의 형태 3은 소정개의 냉각 모듈마다 블로어를 구비하여 냉각 모듈의 모듈성을 더욱 높게 하도록 실시의 형태 1을 변경했을 경우이다. 도 7은 실시의 형태 3에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치의 구성을 설명하는 사시도이다. 도 8은 메인회로 유니트(1)를 아래로부터 본 평면도이다. This
실시의 형태 1의 경우에서의 도 2와 다른 점만을 설명한다. 블로어(2)를 냉각 모듈(1)의 하측에 배치하므로, 사시도에서는 블로어(2)가 보이지 않게 된다. 도 8의 아래로부터 본 평면도로부터 알 수 있듯이, 2개의 냉각 모듈(1)마다 2개의 블로어(2)가 배치된다. Only differences from FIG. 2 in the case of
본 실시의 형태에서도, 냉각 모듈(6)을 실시의 형태 1의 경우와 마찬가지로 콤팩트하게 할 수 있다고 하는 효과가 있다. 또한, 소정개의 냉각 모듈마다 블로어를 구비하므로, 블로어와 소정개의 냉각 모듈의 쌍에 따른 모듈성이 보다 높아진다고 하는 효과도 있다. Also in this embodiment, there exists an effect that the
실시의 형태 4. Embodiment 4.
본 실시의 형태 4는, 전차의 양측의 측면으로부터 바깥 공기를 넣도록 실시의 형태 3을 변경한 경우이다. 도 9는, 실시의 형태 4에 관계된 냉각기를 이용한 전력 변환 장치의 구성을 설명하는 사시도이다. 도 10은 메인회로 유니트(1)를 아래로부터 본 평면도이다. 도 11은 메인회로 유니트(1)의 내부에서의 바람의 흐름을 설명하기 위한 단면도이다. This Embodiment 4 is a case where
실시의 형태 3의 경우에서의 도 7 및 도 8과 다른 점만을 설명한다. 냉각 모듈(6)의 방열부(6C)가 전차의 측면측에 오도록, 메인회로 유니트(1)를 전차의 진행 방향으로 직교해서 배치하고 있다. 블로어(2)는 전차의 양측의 측면으로부터 바깥 공기를 흡입하여 전력 변환 장치의 하측으로 배출한다. Only differences from Figs. 7 and 8 in the case of the third embodiment will be described. The
본 실시의 형태에서도, 냉각 모듈(6)을 실시의 형태 1의 경우와 마찬가지로 콤팩트하게 할 수 있다고 하는 효과가 있다. 또한, 소정개의 냉각 모듈마다 블로어를 구비하므로, 블로어와 소정개의 냉각 모듈의 쌍에 따른 모듈성이 보다 높아진다고 하는 효과도 있다. 또한, 전차의 양측면이라고 하는 2개소로부터 바깥 공기를 넣을 수 있기 때문에, 보다 대량의 바깥 공기를 넣을 수 있어 냉각 능률을 향상시킬 수 있다고 하는 효과도 있다. Also in this embodiment, there exists an effect that the
Claims (5)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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- 2006-03-31 KR KR1020087021408A patent/KR20080093064A/en not_active Application Discontinuation
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