(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に沿って風が流れる通風方向上流側に、熱損失の小さい素子を配置した第１のヒートシンクと、
前記第１のヒートシンクの下流に、流路に沿って整列配置した複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサの下流に、熱損失の大きい素子を配置した第２のヒートシンクと、を備え、これらをインバータユニットとして一体に構成するとともに、第一のヒートシンクと複数のコンデンサ部と第２のヒートシンクを同一の風洞を介して冷却することを特徴とするセルインバータユニット。
【請求項２】
通風方向に対して垂直方向に複数のコンデンサを配置してグループを形成し、当該グループを通風方向上流から下流に向かって複数グループ千鳥配置したことを特徴とする請求項１記載のセルインバータユニット。
【請求項３】
前記千鳥配置は、
一方のグループの１つのコンデンサの中心から直近に配置された他方のグループの対応する１つのコンデンサの中心までの第１の距離と、
前記一方のグループの１つのコンデンサの表面から直近に配置された他方のグループの対応する１つのコンデンサの表面までの第２の距離と、
前記第１の距離及び前記第２の距離で、当該千鳥配置の流路が設定されるとき、当該流路を流れる風の風速分布の標準偏差が小さい値になるように前記第１の距離及び前記第２の距離を設定することを特徴とする請求項２記載のセルインバータユニット。
【請求項４】
前記コンデンサを通風方向に対して垂直方向に複数のコンデンサを配置してグループを形成し、当該グループを通風方向上流から下流に向かって複数グループ千鳥配置し、
さらに、通風方向最後尾に配置されたグループを構成するコンデンサと、当該コンデンサの通風方向下流に配置された前記第２のヒートシンクとの間に、整風板を設置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のセルインバータユニット。
【請求項５】
前記整風板は、床面から３０°〜４５°の角度で設置したことを特徴とする請求項４記載のセルインバータユニット。
【請求項６】
前記第１のヒートシンクの形状を前記第２のヒートシンクの形状より小さくし、前記第１のヒートシンクによる風圧損失を軽減したことを特徴とする請求項１又は請求項４記載のセルインバータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、セルインバータユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーやＣＯ２排出量削減を目的としてインバータなどの電力変換装置によるモータなどの機器制御が一般となっている。その中でも高電圧機器向け三相電力変換装置においては、特開平11−122943に示されるようなダイオードなどの整流素子、コンデンサ、IGBTなどのスイッチング素子から成る、単相のセルインバータユニットを相ごとに直列多段接続することにより、高電圧出力を可能にした電力変換装置が実用化されている。電力変換装置には省スペース、適用範囲の拡大、低コスト化といった市場要求に応じるための小型化、大容量化、かつ、安価に構成することが求められており、このためにはインバータユニットの小型化、大容量化が不可欠であるが、これに伴う熱密度の増加といった課題を安価にかつ効率的に解決する必要があった。
【０００３】
図９は、従来のセルインバータユニット１ｂを構成するＩＧＢＴ２０ｃ・２０ｄ、コンデンサ４０ｅ（４０ｅ１〜４０ｅ１２の総称）及びダイオード３０ｄ〜３０ｆなどの素子の配置図の一例である。セルインバータユニット１ｂは、仕切板５０ｄによって上部及び下部に区分される。上部には、熱損失が小さい素子３０ｄ〜３０ｆ及び熱損失が大きい素子２０ｃ・２０ｄが配置され、下部には、複数のコンデンサ４０ｅが配置される。
【０００４】
上記素子を冷却するための風向きの方向（通風方向）が、図示した前（正面側、上流）から後（背面側、下流）の場合、ヒートシンク１０ｃ上に、通風方向上流から下流に向かって熱損失が小さい素子３０ｄ〜３０ｆ及び熱損失が大きい素子２０ｃ・２０ｄが順に配置される。この配置方法によれば、熱損失が大きい素子２０ｃ・２０ｄの発熱量に比べて発熱量の少ない熱損失が小さい素子３０ｄ〜３０ｆが通風方向上流に配置されるため、熱損失が大きい素子２０ｃ・２０ｄを冷却する風の温度上昇を抑えることができ、熱損失が大きい素子２０ｃ・２０ｄを冷却する上で好適である。
【０００５】
図示した例では、上部に、上述した熱損失が小さい素子３０ｄ及び熱損失が大きい素子２０ｄが配置され、下部に複数のコンデンサが上下に整列した状態で配置されており、上部に配置された熱損失が大きい素子２０ｄの発熱量及び下部に配置されたコンデンサ４０ｄの発熱量は、仕切板５０ｄにより互いに影響しないように工夫されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４５９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来のセルインバータユニットでは、以下の課題がある。
【０００８】
（１）大容量のセルインバータユニットでは、大きくかつ熱抵抗の低いヒートシンクが必要となるが、市場での流通量が少ないため、高価になる。
【０００９】
（２）ヒートシンク内の同一流路上に複数の素子が配置されるため、上流の素子で温められた冷却風で下流の素子を冷却することになり、素子及び冷却風の温度のアンバランスが生じる。
【００１０】
（３）セルインバータユニットは上部のヒートシンクと素子で構成される部分と、下部のコンデンサで構成される部分とで、冷却風の流路がそれぞれ別々になっている（図９参照）。上部の流路１と下部の流路２とでは構造が大きく異なることに依り、それぞれの冷却風量のアンバランスが生じる。このアンバランスを改善して素子を効率的に冷却するためには、素子冷却から必然的に定まる上部の冷却風量に対応して、下部のコンデンサ部分の通風量を調整することが必要になり、高度な技術が必要になる。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、以下の特徴を有する。
【００１２】
（１）より小型かつ汎用的で流通量の多いヒートシンクが採用でき、低価格化が可能になる。
【００１３】
（２）冷却風の流路における上流側の素子の発熱の影響を分散することを可能とし、冷却風の温度のアンバランスが小さくなる。
【００１４】
（３）セルインバータユニット内の機器配置を機能単位に直列に構成し、上下に分かれていた冷却風の流路を統合することでインバータユニット内風量のアンバランスを軽減し、全ての素子をバランスよく冷却することが可能となる。
【００１５】
従って、本発明は、上記（１）〜（３）の特徴を有するセルインバータユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の請求項記載のセルインバータユニットは、流路に沿って風が流れる通風方向上流側に、発熱量の小さい素子を配置した第１のヒートシンクと、前記第１のヒートシンクの下流に、流路に沿って整列配置した複数のコンデンサと、前記複数のコンデンサの下流に、発熱量の大きい素子を配置した第２のヒートシンクと、を備え、これらをインバータユニットとして一体に構成するとともに、第一のヒートシンクと複数のコンデンサ部と第2のヒートシンクを同一の風洞を介して冷却することを特徴とするセルインバータユニット。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、セルインバータユニットを構成するヒートシンクを２つに分け、一方のヒートシンクを通風方向上流側に設け、当該ヒートシンクに熱損失が小さい素子を配置し、他方のヒートシンクを通風方向下流側に設け、当該ヒートシンクに熱損失が大きい素子を配置し、その間にコンデンサを配置することにより、上流側ヒートシンクを通過して温度アンバランスが生じた冷却風がコンデンサ周囲を通りぬける間に混ざり合い、冷却風の温度アンバランスが小さくなるため、素子冷却の効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例に係るセルインバータユニットの構成図。
【図２】実施例１に係るコンデンサを整列配置した場合の風の流路及び風速分布を示す図。
【図３】実施例２に係るコンデンサを千鳥配置した場合の風の流路及び風速分布を示す図。
【図４】実施例３に係るコンデンサを千鳥配置し、かつ、整風板を組み合わせた場合の風の流路及び風速分布。
【図５】コンデンサ配置方法による、風速分布、圧力損失・風速標準偏差を示す図。
【図６】コンデンサピッチに対する風速、風速分布標準偏差図。
【図７】実施例４に係る熱損失が小さい素子用ヒートシンクのフィンの高さを抑えることによる効果を説明する図。
【図８】実施例２に係るユニット全面への用品配置自由度を向上したセルインバータユニットの構成図。
【図９】従来のセルインバータユニットの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。図１は、本実施例に係るセルインバータユニット１の構成図である。図１（１）はセルインバータユニット１の平面図であり、図１（２）は、図１（１）の側面図である。図示した前はセルインバータユニット１の正面側で風が流れる方向（通風方向）の上流側であり、図示した後は背面側で、風は、図示しない送風手段により正面側から背面側に向かって図示矢印方向に流れるものとして以下説明する。また、インバータユニットはダイオード、コンデンサ、及びＩＧＢＴなどの素子によって構成される。
【００２０】
インバータユニット１は、正面側から背面側に向かって、ヒートシンク１０ａ（第１のヒートシンク）、ヒートシンク１０ａの上部に圧接された素子３０ａ〜３０ｃ、コンデンサ４０ａ（４０ａ１〜４０ａ３のグループ総称）〜４０ｄ（４０ｄ１〜４０ｄ３のグループ総称）、整風板５０ａ〜５０ｃ及びヒートシンク１０ｂ（第２のヒートシンク）の上部に圧接された素子２０ａ・２０ｂ（スイッチング用半導体素子）を有して構成される。
【００２１】
コンデンサ４０ａ（４０ａ１〜４０ａ３のグループ総称）、４０ｂ（４０ｂ１〜４０ｂ３のグループ総称）、４０ｃ（４０ｃ１〜４０ｃ３のグループ総称）及び４０ｄ（４０ｄ１〜４０ｄ３のグループ総称）は、当該グループごとに通風方向の上流から下流に向かって整列配置される。
【００２２】
整風板５０ａ〜５０ｃは、平面板状態で構成され、上記通風方向最下流に配置されたコンデンサ４０ｄ１と壁面及びヒートシンク１０ｂの間に５０ａを、コンデンサ４０ｄ２とコンデンサ４０ｄ１及びヒートシンク１０ｂの間に５０ｂを、コンデンサ４０ｄ３とコンデンサ４０ｄ２及びヒートシンク１０ｂの間に５０ｃを、回動可能に配置される。整風板５０ａ〜５０ｃをこのように配置することにより、通風方向上流から下流に向かって流れる風の一部を、コンデンサ４０ｄ１〜４０ｄ３の通風方向下流側に流すことが可能になる。
【００２３】
整風板５０ａ〜５０ｃの回動角度は、上述した要件の下で、セルインバータユニット１を構成する構成部品が配置された態様で、通風分布を計測又はシミュレーションした結果に基づいて冷却効率のよい回動角度が設定される。以下、コンデンサ４０ａ〜４０ｄの配置位置に基づく実施例を説明する。
【実施例１】
【００２４】
図２は、実施例１に係るコンデンサ４０ａ〜４０ｄを整列配置した場合の風の流路及び風速分布を示す図である。図２（１）はコンデンサ４０ａ〜４０ｄを整列配置した場合の風の流路を示す図である。本実施例では、風向きが前（正面側、上流側）から後（背面側、下流側）であり、正面側から背面側に向かってコンデンサ４０ａ（４０ａ１〜４０ａ３の総称）、４０ｂ（４０ｂ１〜４０ｂ３）、４０ｃ（４０ｃ１〜４０ｃ３）及び４０ｄ（４０ｄ１〜４０ｄ３）が整列配置される。
【００２５】
この場合、コンデンサ４０ａ１と４０ａ２の間、及びコンデンサ４０ａ２と４０ａ３の間に風の流路が形成される。
【００２６】
図２（２）は、コンデンサ４０ａ〜４０ｃを整列配置した場合の風速分布を示す図である。ここで示したコンデンサ４０ａ（４０ａ１〜４０ａ４）、４０ｂ（４０ｂ１〜４０ｂ４）及び４０ｃ（４０ｃ１〜４０ｃ４）は、図２（１）に示すコンデンサの整列配置形態（３行４列）と異なるが（図２（２）ではコンデンサの配置が４行３列になっている。）、本発明に係る本質的な違いはない。
【００２７】
図示した解析結果は風速を表しており、色が明るい箇所（明）は風速が大きく、色が暗い箇所（暗）は風速が小さい。風速が大きい（明）部分の周囲は冷却風が奪う熱量が大きいため、よく冷えるが、風速が小さい（暗い）部分の周囲は冷却風が奪う熱量が小さいため、冷えにくい。
【００２８】
以下、図示した測定点Ｐ１、Ｐ２についての風速は以下のようになる。
【００２９】
（１）測定点Ｐ１：暗（風速小、風通り難い）
（２）測定点Ｐ２：明（風速大、風通り易）
（２）測定点Ｐ３  暗（風速小、風通り難い）
上述したように、コンデンサ整列配置での結果を見ると、前（正面側）から見てコンデンサ４０ａ〜４０ｄの左右付近は風速が大きく、よく冷却されるが、コンデンサ４０ａ〜４０ｄの背面側は風速が小さく、冷却されにくい。このことから、効果的な冷却ができていない事がわかる。
【００３０】
また、最後のコンデンサ列を通り抜けた冷却風は、回りこむことなくヒートシンクのフィン部（図２（２）参照）を通り抜けるため、コンデンサ背面（上記測定点Ｐ３）の冷却ができないだけでなく、ヒートシンクフィン部の風量及び温度の差が生じてしまい、ヒートシンクに圧接した素子の冷却に影響をおよぼす。本実施例に係るコンデンサ整列配置の場合には、後述する実施例２又は実施例３に比べて風量及び温度差が顕著に表れる。この結果、コンデンサ冷却効率が十分とはいい難い。
【００３１】
以上の説明であきらかなように、風の通りやすさにとって、風の流路幅の安定は重要なファクターである。流路が直線的であっても、流路幅が増減を繰り返す場合、流路幅が広い部分で左右に広がった風が、流路幅が狭い部分で狭められるため、その箇所で風の渋滞が発生し、風が通りにくく（＝圧力損失が高く）なる。流路幅が一定の場合、多少流路が狭くても風の渋滞は発生せず、風は通りやすい（＝圧力損失は低い）。風が通りにくい（＝圧力損失が高い）ユニットで、風が通りやすい（＝圧力損失が低い）ユニットと同じ風量を得ようとすると、より大きなファンが必要となってしまう。
【００３２】
コンデンサを整列配置した場合、風上から風下に向かって流路幅が増減を繰り返すため、風が通りにくい（＝圧力損失が高い）ことが分かる。
【実施例２】
【００３３】
図３は、実施例２に係るコンデンサ４０ａ〜４０ｄを千鳥配置した場合の風の流路及び風速分布を示す図である。図３（１）はコンデンサ４０ａ〜４０ｄを千鳥配置した場合の風の流路を示す図である。本実施例では、風向きが前（正面側、上流側）から後（背面側、下流側）であり、正面側から背面側に向かってコンデンサ４０ａ（４０ａ１〜４０ａ３の総称，４０ａグループ）、４０ｂ（４０ｂ１〜４０ｂ３、４０ｂグループ）、４０ｃ（４０ｃ１〜４０ｃ３、４０ｃグループ）及び４０ｄ（４０ｄ１〜４０ｄ３、４０ｄグループ）が千鳥配置される。
【００３４】
この場合、例えば、コンデンサ４０ａ１と４０ａ２の間に形成された流路ａ及びコンデンサ４０ａ２と４０ａ３の間に形成された流路ｂに付いて説明する。
【００３５】
流路ａを通り流れる風（冷却風）は、コンデンサ４０ａ１・４０ａ２の背面、４０ｂ１・４０ｂ２の背面及び４０ｃ１・４０ｃ２の背面にも流れる。
【００３６】
同様に流路ｂを通り流れる風は、コンデンサ４０ａ２・４０ａ３の背面、４０ｂ２・４０ｂ３の背面及び４０ｃ２・４０ｃ３の背面にも流れる。
【００３７】
図３（２）は、コンデンサ４０ａ〜４０ｃを千鳥配置した場合の風速分布を示す図である。ここで示したコンデンサ４０ａ（４０ａ１〜４０ａ３）、４０ｂ（４０ｂ１〜４０ｂ３）４０ｃ（４０ｃ１〜４０ｃ３）及び４０ｄ（４０ｄ１〜４０ｄ３）は、図３（１）に示すコンデンサの千鳥配置における風速分布を示す。
【００３８】
図２（２）に示す整列配置の場合の風速分布図では、コンデンサの風向きに対して背面部分に該当する測定点Ｐ１、Ｐ３の風速は小さく、風は通り難かったが、図３（２）に示す千鳥配置にすることにより、コンデンサの風向きに対して背面部分に該当する測定点Ｐ４、Ｐ５で示す部分の風速は大きく、風は通り易い。
【００３９】
コンデンサ千鳥配置での結果を見ると、コンデンサの周囲全体の風速が大きく、効果的に冷却されていることが分かる。これは、コンデンサを千鳥状に配することで、前列のコンデンサ間を抜けた冷却風が、後列のコンデンサにぶつかり、左右に分かれながら進むようになる。左右に分かれた冷却風は、前列のコンデンサの背後を通過する。このことからコンデンサの側面だけでなく正面・背面でも大きな風速を得ることができるため、効果的な冷却が可能である。また、このような流路で冷却風が通過することにより冷却風が混ざり合い、温度を均一化することが可能である。
【００４０】
この結果、図２（２）に示す整列配置におけるコンデンサの風向きに対する背面部分の冷却不足を改善することができ、ヒートシンク１０ａを通る間に生じた冷却風の温度アンバランスを軽減することが可能である。
【００４１】
しかしながら、最後のコンデンサ列を通り抜けた冷却風は、回りこむこと無くヒートシンク１０ｂへ入ってしまうため、通風方向最下流に配置されたコンデンサ４０ｄ背面の冷却ができないだけでなく、ヒートシンク１０ｂのフィン部に入る風量及び温度の差が生じてしまい、ヒートシンク１０ｂに圧接した素子の冷却に影響を及ぼす。
【００４２】
実施例１で示したように、コンデンサを整列配置した場合、風上から風下に向かって流路幅が増減を繰り返すため、風が通りにくい（＝圧力損失が高い）ことが分かる。それに対し、本実施例２で示したように、コンデンサを千鳥状に配置した場合、整列配置と比べて流路幅は安定しているため、風が通りやすい（＝圧力損失が低い）ことが分かる。これにより、コンデンサ千鳥配置は冷却風が通りやすく、冷却効率が高いユニット構造であると言える。
【００４３】
しかしながら、風向きに対して最下流に配置されたコンデンサ４０ｄ（４０ｄ１〜４０ｄ３）の、風向きに対して背面部分に該当する測定点Ｐ６で示す部分の風速は小さく、風は通り難いという課題があった。
【実施例３】
【００４４】
図４は、実施例３に係るコンデンサ４０ａ〜４０ｄを千鳥配置し、かつ、整風板５０ａ〜５０ｃを組み合わせた場合の風の流路及び風速分布を示す図である。図４（１）は、コンデンサ４０ａ〜４０ｄを千鳥配置し、かつ、整風板５０ａ〜５０ｃを組み合わせた場合の風の流路を示す図である。図４（２）は、コンデンサ４０ａ〜４０ｄを千鳥配置し、かつ、整風板５０ａ〜５０ｃを組み合わせた場合の風速分布を示す図である。
【００４５】
図４に示すコンデンサの千鳥配置に関しては図３に示す千鳥配置と同一配置である。図３の千鳥配置では、風向きに対して最下流に配置されたコンデンサ４０ｄ（４０ｄ１〜４０ｄ３）の、風向きに対して背面部分に該当する測定点Ｐ６で示す部分の風速は小さく、風は通り難いという課題があった。この課題を解決するために、本実施例３では、上述した位置に整風板５０ａ〜５０ｃを回動可能に配置した。
【００４６】
この整風板５０ａ〜５０ｃによって冷却風はコンデンサ４０ｄの背面へ流れ込みコンデンサ４０ｄを冷却しつつ、ヒートシンク１０ｂのフィン部に均等に冷却風が入るようになる。これによってユニット全体を均等に冷却することが可能となることから、冷却効率が高いユニット構造であるといえる。
【００４７】
以下、本実施例に係る整風板５０ａ〜５０ｃの設置要件及びその効果を説明する。  
（１）整風板の配置要件
通風方向最後尾に配置されたコンデンサ４０ｄ１〜４０ｄ３とＩＧＢＴ２０ａ・２０ｂとの間に生じたスペースの大きさに応じたサイズの整風板５０ａ〜５０ｃを床面から３０°〜４５°の角度で設置する。
【００４８】
（２）整風板の効果
ａ．風が流れにくい最後尾のコンデンサ４０ｄ１〜４０ｄ３背後に風を送り込むことで、全てのコンデンサ４０ｄを効果的に冷却することができる。  
ｂ．風が流れにくい最後尾のコンデンサ４０ｄ１〜４０ｄ３背後に風を送り込むことで、ヒートシンク１０ｂに流れる風速を均等化することができる。  
ｃ．上記スペースに応じた整風板の大きさにすることで、ヒートシンク１０ｂに流れる風速を均等化することができる。  
ｄ．整風板５０ａ〜５０ｃの角度を鋭角にすることで、ヒートシンク１０ｂに流れる風速を均等化することができる。
【００４９】
図５は、コンデンサ配置方法による、風速分布、圧力損失・風速標準偏差を示す図である。図５（１）は、コンデンサ配置方法による風速分布の比較を示す図である。図中ａ、ｂ、ｃ、は以下の配置位置を示す。
【００５０】
ａ  コンデンサ千鳥配置+整風板
ｂ  コンデンサ千鳥配置
ｃ  コンデンサ整列配置
図中横軸は、図２（２）、図３（２）及び図４（２）に示すＸ軸、Ｙ軸の原点（高さ方向の中心点）からＹ軸方向の距離（ｍｍ）を示す。縦軸は、風速（ｍｍ／ｓ）を示す。
【００５１】
この図から以下のことがわかる。
【００５２】
（１）コンデンサ整列配置（ｃ）の場合
この場合は、正面側通風口の上下端は風速が大きく、コンデンサ整列配置されている内側の風速は小さく、コンデンサの配置位置による風速の変化が最も大きい。
【００５３】
（２）コンデンサ千鳥配置（ｂ）の場合
この場合は、上記コンデンサ整列配置（ｃ）に比べて風速の変化は大きくない。コンデンサを千鳥配置しているため、正面側通風口の下端にはコンデンサがあり、圧力損失を生ずるため、風速が抑えられるが、正面側通風口の上端にはコンデンサがないため、風速は大きくなる。
【００５４】
（３）コンデンサ千鳥配置＋整風板（ａ）の場合
この場合は、上記ｃ及びｂの何れの場合に比べても風速の変化は小さい。これは、コンデンサの千鳥配置によって、コンデンサの周辺の風速が均一化され、風速変動が少なくなったのに加え、通風方向最下流のコンデンサ４０ｄの背面部分の風密度が風圧板を配置することにより風密度の密状態が緩和され、結果として正面側通風口の風速分布が均一化されると考えられる。
【００５５】
図５（２）は、圧力損失及び風速標準偏差を示す図である。上記ａ、ｂ、ｃの場合の圧力損失（風圧損失）及び風速標準偏差は以下の通りである。
【００５６】
圧力損失    ：ｃ＞ｂ＞ａ
風速標準偏差：ｃ＞ｂ＞ａ
図６は、コンデンサピッチに対する流量、風速分布標準偏差図である。図６（１）は、コンデンサピッチ（第１の距離）を説明する図である。コンデンサピッチとは、一方のコンデンサと隣接配置される他方のコンデンサとの間の距離Ａ及び距離Ｂを確保するための距離Ｄ（ピッチＤと称する。）（第１の距離）をいう。
【００５７】
図６（２）は、図６（１）で定義されたコンデンサピッチを変えた場合の風速分布比較図である。図中横軸は、図２（２）、図３（２）及び図４（２）に示すＸ軸、Ｙ軸の原点（高さ方向の中心点）からＹ軸方向の距離（ｍｍ）を示す。縦軸は、風速（ｍｍ／ｓ）を示す。この図から以下のことがわかる。
【００５８】
（１）正面側通風口の上下端は風速が大きい。
【００５９】
（２）コンデンサピッチが大きくなると、例えば８５ｍｍ（＝ａ）の場合、７５ｍｍ（＝ｅ）の場合に比べて正面側通風口の上下端の風速変化が少ない。
【００６０】
図６（３）は、コンデンサピッチに対する風速分布標準偏差を示す図である。図中ａは標準偏差であり、図中ｂ.は、図６（１）における距離Ａと距離Ｂとの差を示す。この図から以下のことがわかる。
【００６１】
（１）コンデンサピッチは８１ｍｍ以上になると風速分布標準偏差が小さくなりコンデンサの配置位置による風速の変動が少ないことを示す。
【００６２】
（２）しかしながら、距離Ａと距離Ｂとの差が３ｍｍのとき風速分布標準偏差が最小値を示す。
【００６３】
（３）上記（１）及び（２）から、コンデンサピッチは、距離Ａと距離Ｂとの差が３ｍｍ以上１０ｍｍ程度以下で、コンデンサピッチが７８ｍｍ〜８４ｍｍ程度の時が風速の変化が少なくコンデンサの配置に最も適していることがわかる（図６（３）参照）。
【００６４】
図７は、本実施例に係るヒートシンクを２分割したことによる効果を示す図である。図９に示す従来のセルインバータユニット１ｂでは、１個のヒートシンク１０ｃにダイオード３０ｄ〜３０ｆ及びＩＧＢＴ２０ｃ、２０ｄが配置されている。
【００６５】
本実施例では、すでに説明したように、通風方向上流側に、熱損失が小さい素子３０ａ〜３０ｃをヒートシンク１０ａに配置し、通風方向下流側に、熱損失が大きい素子２０ａ・２０ｂをヒートシンク１０ｂに配置し、その間にコンデンサ４０ａ〜４０ｄを千鳥配置することにより、冷却風のアンバランスを軽減し、冷却効率を改善することができるセルインバータユニット１ａを提供する。
【００６６】
以下、本実施例に係るヒートシンクの分割配置要件及びその効果を示す。
【００６７】
（１）ヒートシンクの分割配置要件
熱損失が小さい素子用ヒートシンク１０ａと熱損失が大きい素子用ヒートシンク１０ｂの２個のヒートシンクを設け、その間にコンデンサ４０ａ〜４０ｄを配置する。
【００６８】
（２）ヒートシンクの分割配置の効果
ａ．熱損失が小さい素子用ヒートシンク１０ａと熱損失が大きい素子用ヒートシンク１０ｂを分離配置することができるため、熱損失が大きい素子２０ａ・２０ｂと熱損失が小さい素子３０ａ〜３０ｃの発熱が直接影響することを抑制することができる（ヒートシンク分割による効果）。  
ｂ．コンデンサ４０ａ〜４０ｄを千鳥配置することにより、熱損失が小さい素子用ヒートシンク１０ａを通る間に温度アンバランスが生じた冷却風が混ざり合い、熱損失が大きい素子用ヒートシンク１０ｂに入る冷却風の温度が均等化されるため（温度均等化効果）、熱損失が大きい素子２０ａ・２０ｂ及び熱損失が小さい素子３０ａ〜３０ｃの配置自由度が向上する（コンデンサを間に配置する効果）。  
ｃ．また、正面側からインバータユニット１ａに流入する通風がアンバランスであっても、上記コンデンサの千鳥配置による均等化効果により、コンデンサから熱損失が大きい素子用ヒートシンク１０ｂに流出する通風は均等化され、熱損失が大きい素子の冷却の好適である。
【実施例４】
【００６９】
図８は、実施例４に係る熱損失が小さい素子用ヒートシンクのフィンの高さを抑えることによる効果を示す図である。
【００７０】
図８に示す熱損失が小さい素子用ヒートシンク１１ａは、図１（１）に示すセルインバータユニット１を構成する熱損失が小さい素子用ヒートシンク１０ａの形状に比べて小さい。
【００７１】
熱損失が小さい素子は熱損失が大きい素子に比べて必要な冷却能力は小さいため、ヒートシンクのフィン高さを抑えることが可能になる。実施例４に係る図８に示す熱損失が小さい素子用ヒートシンク１１ａの形状は、図１に示す熱損失が小さい素子用ヒートシンク１０ａの形状に比べて５０％程度の大きさにすることが可能になる。すなわち、熱損失が小さい素子用ヒートシンク１１ａの形状を小さくすることにより、当該熱損失が小さい素子用ヒートシンク１１ａの風圧による損失（圧力損失）を小さくすることができる。その結果、正面側から背面側に流れる風量が多くなり、冷却効率が改善される。
【００７２】
以上説明したように、本実施例によれば、熱損失が小さい素子用ヒートシンク１１ａの形状を小さくすることにより、当該熱損失が小さい素子用ヒートシンク１１ａの圧力損失を小さくすることができる。その結果、正面側から背面側に流れる風量が多くなり、冷却効率が改善される。
【符号の説明】
【００７３】
１、１ａ、１ｂ  セルインバータユニット
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  ヒートシンク
２０ａ、２０ｂ  熱損失が大きい素子
３０ａ〜３０ｃ  熱損失が小さい素子
４０ａ１〜４０ａ３  コンデンサ
４０ｂ１〜４０ｂ３  コンデンサ
４０ｃ１〜４０ｃ３  コンデンサ
４０ｄ１〜４０ｄ３  コンデンサ
５０ａ〜５０ｃ  整風板
【図１】
0006474751.tif 000002
【図２】
0006474751.tif 000003
【図３】
0006474751.tif 000004
【図４】
0006474751.tif 000005
【図５】
0006474751.tif 000006
【図６】
0006474751.tif 000007
【図７】
0006474751.tif 000008
【図８】
0006474751.tif 000009
【図９】
0006474751.tif 000010