(57)【要約】【課題】コンデンサバンクの全てのコンデンサを均一に冷却できるようにし、ファン能力を低く設計可能として装置を小型化しコストダウンを図る。【解決手段】ヒートシンク２４上に設置されるＩＧＢＴなどのスイッチングモジュール２２，整流器モジュール２３だけでなく、電解コンデンサ１８，１９，２０，２１をもファン２５を用いて同時に冷却できるようにした電力変換装置スタックでは、風下側のコンデンサ２０，２１は風上側のコンデンサ１８，１９に比べて冷却され難いので、ここではデフレクター（冷却風ガイド板）２８，２９を設けて、コンデンサ２０，２１にもできるだけ冷却風をあてるようにして冷却の均一化を図る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子からなる電力変換装置のスタック構造であって、
平滑用コンデンサを構成するコンデンサバンク内のコンデンサとコンデンサバンクの側面板との間に、デフレクター（冷却風ガイド板）を設置したことを特徴とする半導体電力変換装置のスタック構造。
【請求項２】
前記デフレクターの形状を、前記コンデンサバンクの側面板を底辺とする三角形状としたことを特徴とする請求項１に記載の半導体電力変換装置のスタック構造。
【請求項３】
前記デフレクターの形状を、前記コンデンサバンクの側面板を底辺とする半円形状としたことを特徴とする請求項１に記載の半導体電力変換装置のスタック構造。
【請求項４】
前記デフレクターの形状を平面板状とし、前記コンデンサバンクの側面板に対して斜めに設置したことを特徴とする請求項１に記載の半導体電力変換装置のスタック構造。
【請求項５】
前記コンデンサバンク内のコンデンサ群の中心部に、他のデフレクターを設置したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体電力変換装置のスタック構造。
【請求項６】
前記他のデフレクターの断面をひし形形状とすることを特徴とする請求項５に記載の半導体電力変換装置のスタック構造。
【請求項７】
前記他のデフレクターの断面を円形形状とすることを特徴とする請求項５に記載の半導体電力変換装置のスタック構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体電力変換装置のスタック構造、特に平滑用コンデンサの冷却方法を改良した半導体電力変換装置のスタック構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、半導体素子としてＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）を使用した、ごく一般的な電圧形インバータの例を示す。同図において、１，３，５，７，９，１１はＩＧＢＴ、２，４，６，８，１０，１２はＦＷＤ（フライホイールダイオード）、１３は三相交流入力電源、１４は整流回路、１５は平滑コンデンサ、１６はモータ負荷、１７は電力変換装置スタックである。
【０００３】
図７に従来公知のインバータスタック構造例を示す（例えば、特許文献１，２参照）。同図において、１８，１９，２０，２１は電解コンデンサ（平滑用コンデンサ）、２２はＩＧＢＴモジュール、２３は整流回路モジュール、２４はヒートシンク、２５はファン、２６，２７はコンデンサバンク側面板である。
すなわち、ＩＧＢＴモジュール２２と整流回路モジュール２３をヒートシンク２４上に設置するとともに、電解コンデンサ１８，１９，２０，２１をヒートシンク２４の前面に配置し、ファン２５によってＩＧＢＴモジュール２２と整流回路モジュール２３だけでなく、電解コンデンサ１８〜２１も同時に冷却するようにしたものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−０２３０７９号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】
特開平０６−０７８５６２号公報（第４−５頁、図６−７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のインバータスタックでは、冷却風の風下側に設置されたコンデンサには冷却風が当たり難く、十分に冷却できないと言う問題がある。
これを端的に説明するのが図８で、風下側に設置された電解コンデンサ２０，２１は風上側に設置された電解コンデンサ１８，１９に比べて冷却風が当たり難く冷却され難いため、ファン能力を上げる必要が生じ、装置が大型化するというわけである。
したがって、この発明の課題は、スタック内コンデンサ全てを均一に冷却できるようにして装置を小型化し、コストダウンを図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、半導体素子からなる電力変換装置のスタック構造であって、
平滑用コンデンサを構成するコンデンサバンク内のコンデンサとコンデンサバンクの側面板との間に、デフレクター（冷却風ガイド板）を設けたことを特徴とする。また、前記デフレクターの形状を、前記コンデンサバンクの側面板を底辺とする三角形状とするか（請求項２の発明）、または、前記デフレクターの形状を、前記コンデンサバンクの側面板を底辺とした半円形状とするか（請求項３の発明）、もしくは前記デフレクターの形状を平面板状とし、前記コンデンサバンクの側面板に対して斜めに設置することができる（請求項４の発明）。
上記請求項１〜４の発明においては、前記コンデンサバンク内のコンデンサ群に対し、隣り合うコンデンサの中心部に別のデフレクターを設けることができる（請求項５〜７の発明）。
【０００７】
すなわち、請求項１〜４の発明においては、風下側に設置された電解コンデンサへ直接冷却風を当てるべく、電解コンデンサとコンデンサバンク側面板との間に、デフレクター（冷却風ガイド板）を設置することを特徴とする。これら請求項１〜４の発明においては、前記コンデンサバンク内のコンデンサ群に対し、隣り合うコンデンサの中心部に別のデフレクターを設けることができる（請求項５〜７の発明）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す平面図である。
図示のように、平滑用コンデンサとしての電解コンデンサバンク内の、電解コンデンサとコンデンサバンク側面板との間に、風下側に設置された電解コンデンサ２０，２１へ直接風を当てるためのデフレクター（冷却風ガイド板）２８，２９を設けた点が特徴である。このデフレクターの形状は、図１の紙面と垂直な方向から見て、側面板２６，２７を底辺とした三角形とする。なお、その他は図７と同様である。
【０００９】
したがって、ファン２５から冷却風が吸い込まれると、デフレクター２８，２９があることにより、風向きが図１に矢印で示すように変わって、風下側に設置された電解コンデンサ２０，２１へ直接風が当たるようになり、これらが冷却されるようになる。また、デフレクターを三角形状とすることにより、冷却風がそのままヒートシンク２４に吸い込まれるため、ＩＧＢＴモジュール２２および整流回路モジュール２３も同時に冷却することができる。
【００１０】
図２に図１の変形例を示す。
これは、デフレクター３０，３１の形状を図１の紙面と垂直な方向から見て、側面板２７を底辺とする半円形状とした例である。その他は図１と同様なので、詳細は省略する。
図３に図１のさらなる変形例を示す。
これは、デフレクター３２，３３の形状を平板形状とし、コンデンサバンクの側面板２６，２７に対して斜めに設置したもので、その他は図１と同様なので詳細は省略する。
【００１１】
図４はこの発明の第２の実施の形態を示す平面図である。
これは、図１と同様のデフレクター２８，２９の他に、上流側電解コンデンサ１８，１９と下流側電解コンデンサ２０，２１との中心部に、図４の紙面と垂直な方向から見て、ひし形形状をしたデフレクター３４を付加したものである。
したがって、ファン２５から冷却風が吸い込まれると、冷却風の流れは図の矢印で示すように、風下側に設置された電解コンデンサ２０，２１を冷却するだけでなく、冷却風がそのままヒートシンク２４に吸い込まれるため、ＩＧＢＴモジュール２２および整流回路モジュール２３も同時に冷却することができる。
【００１２】
図５に図４の変形例を示す。
これは、図４のデフレクター３４の代わりに、紙面と垂直な方向から見て、円形状のデフレクター３５を設けたもので、その他は図４と同様である。
図４，図５ではデフレクター３４，３５を図１に示すものに対して設ける例を示したが、図２，図３に示すものに対しても同様に設けることができるのは言うまでもない。
【００１３】
【発明の効果】
この発明によれば、半導体電力変換装置のスタック構造において、平滑用コンダンサのコンデンサバンク内に、デフレクター（冷却風ガイド板）を設けることにより、ＩＧＢＴモジュールや整流回路モジュールなどの半導体デバイスを冷却できるだけでなく、全ての電解コンデンサを均一に冷却できるため、ファン能力を低く設計することができ、装置の小型化およびコストダウンが可能となる。なお、この発明は冷却風の方向が逆の場合にも、上記と同様にして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す平面図
【図２】図１の第１の変形例を示す平面図
【図３】図１の第２の変形例を示す平面図
【図４】この発明の第２の実施の形態を示す平面図
【図５】図４の変形例を示す平面図
【図６】ごく一般的な電圧形インバータを示す回路図
【図７】電力変換装置スタック構造の従来例を示す斜視図
【図８】図７の平面図
【符号の説明】
１，３，５，７，９，１１…ＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）、２，４，６，８，１０，１２…ＦＷＤ（フライフォイールダイオード）、１３…三相交流入力電源、１４…整流回路、１５…平滑用コンデンサ、１６…モータ負荷、１７…電力変換装置スタック、１８〜２１…電解コンデンサ（平滑用コンデンサ）、２２…ＩＧＢＴモジュール、２３…整流回路モジュール、２４…ヒートシンク、２５…ファン、２６，２７…コンデンサバンク側面板、２８〜３５…デフレクター（冷却風ガイド板）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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