(57)【要約】【課題】  電力変換装置内部への放熱を避ける形で、平滑コンデンサに高放熱構造を提供すること。【解決手段】  電力変換本体部１０と、コンデンサ１と、コンデンサ１を搭載する平板状のベース２と、これらを収納するケース８とを備えた電力変換装置において、コンデンサ１とベース２の間に設けた高熱伝導性のシート３と、ベース２のコンデンサ搭載面の裏面に設けた高熱伝導部材６とを有する。高熱伝導部材６はヒートパイプである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換本体部と、コンデンサと、該コンデンサを搭載する平板状のベースと、これらを収納するケースとを備えた電力変換装置において、
前記コンデンサと前記ベースの間に設けた高熱伝導性のシートと、前記ベースのコンデンサ搭載面の裏面に設けた高熱伝導部材とを有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
上記高熱伝導部材は、ヒートパイプであることを特徴とする電力変換装置
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、
上記ベースは、上記ヒートパイプの吸熱部が放熱部より下に位置する形状であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置において、
上記ベースは、コンデンサ搭載面と同一面に制御基板と制御基板用の高熱伝導性のシートを設けたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電力変換装置において、
上記ベースは、コンデンサ搭載面の裏面側に制御基板と制御基板用の高熱伝導性のシートを設けたことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置であり、特に電力変換装置に搭載された平滑用コンデンサの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置一般において、電圧平滑用として使用されるコンデンサには、電力変換装置の入力電流もしくは出力電流に比例してリップル電流が流れる。コンデンサ内部では、このリップル電流に応じて損失が発生し、コンデンサリップル電流をＩｒ、コンデンサの等価直列抵抗をＲｃとすると、Ｉｒ２×Ｒｃにより発生損失が求められる。一般にコンデンサ容量に反比例してこの等価直列抵抗は増加するため、小型のコンデンサであるほど、発生する損失も大きくなる。逆にコンデンサに高放熱構造を提供することができれば、コンデンサを小型化し、ひいては電力変換装置自体を小型化することができるわけである。
【０００３】
そこでこの問題を解決するため、特許文献１のようにコンデンサケースにフィンを設け、コンデンサ内部で発生する熱を電力変換装置内部へ放熱する構造が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１５９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された構造では、コンデンサ内部の熱を効率よく外部へ放熱することでコンデンサ本体を小型化し低コスト化を計ることはできるが、コンデンサケースにフィンを用意する必要があるため、電力変換装置自体でみると小型化が難しいといった問題があった。
【０００５】
また、コンデンサ内部の熱を電力変換装置内部へ放熱し、電力変換器内部の温度を上昇させるため、他の電子部品の高密度化を妨げるといった問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、平滑コンデンサに高放熱構造を提供し平滑コンデンサを小型化すること、また、この際、電力変換装置内部への放熱を避けることで内部の温度上昇を防ぎ、他の電子部品を高密度化し、電力変換装置自体を小型化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、コンデンサと、前記コンデンサの下に高熱伝導性のシートと、前記コンデンサと前記高熱伝導性のシートを搭載するベースと、前記ベース裏面に高熱伝導部材と、前記ベースを固定するケースと、を備えるようにしたものである。
（２）上記（１）において、好ましくは、前記高熱伝導部材はヒートパイプとしたものである。
（３）上記（１）において、好ましくは、前記ベースは前記ヒートパイプの吸熱部が放熱部より下に位置する形状としたものである。
なお、前記コンデンサは、好ましくは偏平形状としたものである。
かかる構成により、平滑コンデンサに高放熱構造を提供し平滑コンデンサを小型化するものである。
【０００８】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記ベースは、制御基板と制御基板用の高熱伝導性のシートを前記コンデンサ搭載面に搭載するものである。
（５）上記（１）において、好ましくは、前記ベースは、制御基板と制御基板用の高熱伝導性のシートを前記コンデンサ搭載面の裏面側に搭載するものである。
かかる構成により、平滑コンデンサと制御基板に高放熱構造を提供し、平滑コンデンサの小型化と制御基板の高密度化を計ることができ、ひいては電力変換装置を小型化するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、平滑コンデンサに高放熱構造を提供し平滑コンデンサを小型化することができる。また、電力変換装置内部への放熱を避けることで内部の温度上昇を防ぎ、他の電子部品を高密度化し、電力変換装置自体を小型化することができる。
【００１０】
さらに、平滑コンデンサと制御基板の両方に高放熱構造を提供し、平滑コンデンサの小型化と制御基板の高密度化を計ることができ、ひいては電力変換装置を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の電力変換装置の実施例について、図面を用いて説明する。
【００１２】
以下、図１を用いて、本発明の第１の実施形態による電力変換装置の構成について説明する。図１において、１は平滑用コンデンサである。コンデンサ１は、電力変換装置本体部である半導体モジュール１０に図示しない金属バスバで接続され、半導体モジュールのスイッチングにより変動する入力電圧を平滑する役割を持っている。ここでは偏平タイプの電解コンデンサが用いられているが、電圧を平滑できる静電容量があれが、フィルムやセラミックといった他の種類のコンデンサでもよい。
【００１３】
２はコンデンサを搭載し固定するためのベースである。電力変換装置ケース８にネジ７を用いて固定されている。ここでは、ベース２、ケース８の材料には軽量化のためアルミが用いられているが、その他金属、カーボンファイバー等高剛性材料を使用してもよい。
【００１４】
３は高熱伝導性のシートで、コンデンサ１とベース２の間に設けられ、コンデンサで発生した熱をベースに効率よく伝達する役割と、コンデンサ１を搭載する際のクッションの役割を持っている。ここではシリコンを含有し熱伝導性を高めたシートが用いられている。
【００１５】
４は弾性体で、コンデンサブラケット５との間に設けられ、コンデンサを固定する際のクッションの役割を持っている。ここで、弾性体４にはｘｘｘが、ブラケット５にはメッキされたスチールが用いられているが、弾性体４は高熱伝導性シート３と同じ材料でもよく、ブラケット５も他の金属材料でも問題ない。
【００１６】
６は高熱伝導部材であるヒートパイプで、ベース２のコンデンサを搭載する側とは反対の面に固定され、ベース２の中央部から端部にかけて複数用意されている。ベース２には部分溶接により固定されているが、ネジ止め、ＦＳＷ（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  Ｓｔｉｒ  Ｗｅｌｄｉｎｇ）などの固定方法でもよい。また、高剛性タイプのヒートパイプであれば、ベース２の役割を持たせヒートパイプ６本体でコンデンサ１を固定してもよい。
【００１７】
次に、図２を用いてコンデンサ１で発生する熱の流れについて説明する。電流が流れることによりコンデンサ１の内部素子部で発生した熱は、まずコンデンサケースからコンデンサケースを被うスリーブへと流れ、さらにスリーブから高熱伝導シート３、もしくは電力変換装置内の空気へと流れることになる。ここで、コンデンサスリーブ〜空気への熱抵抗はコンデンサスリーブ〜高熱伝導シート間の熱抵抗と比較して数十倍〜数１００倍大きいので、熱量のほとんどが高熱伝導シート３へと流れることになる。
【００１８】
次に、高熱伝導シート３へと伝わった熱は、シート３下面のベース２とベース２下面のヒートパイプ６に流れ、ベース２の薄手方向を伝わり電力変換装置のケース８へと伝わるパスと、ヒートパイプ６の吸熱部１５から放熱部１６へと伝わり、さらにベース２の端部からケース８へと伝わる２つのパスで伝熱される。
【００１９】
次に前記２つのパスを通りケース８へと流れた熱量は、ケース側面の縦方向を伝わって、冷却水９へと放熱されることになる。
【００２０】
以上、コンデンサ１の熱パスについて説明したが、本実施例ではコンデンサ１〜冷却水９までのパスの中で、特にコンデンサ１とベース２の間に高熱伝導シート３を用意することでコンデンサからベース間の熱抵抗を低減し、コンデンサから電力変換装置内部空気への放熱を大幅に低減することを可能としている。このことにより、電力変換装置内部の温度上昇させることがないので、電力変換装置内部部品の高密度化を計ることができる。
【００２１】
さらに、ベース２中央部からケース８に固定する部分にかけて、ベース２の側面に金属の数１０倍の熱伝導率を持つヒートパイプ６を用意することで、コンデンサ１からケース８までの熱抵抗を大幅に低減することを可能としている。このことにより、コンデンサ１に低熱抵抗、つまり高放熱構造を提供することができるので、コンデンサを小型化することが可能となる。
【００２２】
次に、図３を用いて、本発明の第２の実施形態による電力変換装置の構成について説明する。図３において、各部分の構成は基本的に図１の構成と同一である。図３における特徴的な構造は、ベース２の下面に中央部から端部に至って斜め上がりの構造をもたせ、その斜め部分にヒートパイプ６を固定している点である。本構造により、ヒートパイプ６の吸熱部を下側に、放熱部の上側に持ってくることができるので、ヒートパイプの熱伝導効率を向上させることができ、コンデンサ１〜ケース８までの熱抵抗をさらに低減することができる。このことにより、コンデンサを小型化することが可能となる。
【００２３】
次に、図４を用いて、本発明の第３の実施形態による電力変換装置の構成について説明する。図４は、少なくとも図１と同様の構成を有する電力変換装置のベース中央部を断面方向から見た図である。図４において、１２は電力変換装置の制御基板であり、半導体モジュール１０に制御信号を送り、制御し、所望の電力変換機能を得るするものである。ここで、制御基板はコンデンサ１が搭載されたベース２の別の個所に搭載され、ベース２との間には同じくコンデンサ１同様、高熱伝導シート３を用意している。また、ベース２の下面にはヒートパイプ６を搭載している。
【００２４】
本構造により、制御基板上の発熱部品で発生した熱が、部品から基板、基板から高熱伝導シート３、シート３からベース２、ベース２からヒートパイプ６、ケース８、冷却水９へと効率よく伝わることになる。
【００２５】
このことにより、制御基板１２に対してもコンデンサ１同様高放熱構造を提供することができるので、制御基板１２の高密度化を図ることができ、制御基板１２を小型化することが可能となる。
【００２６】
次に、図５を用いて、本発明の第４の実施形態による電力変換装置の構成について説明する。図５において、１は平滑用コンデンサである。組み立て時一旦ブラケット５上に搭載し、ベース２をコンデンサ１上に配置後、ブラケット５によりベース２に固定する。ベース２は電力変換装置８のケースにネジ７により固定されている。また、図示しないバスバにより半導体モジュール１０と接続されている。
【００２７】
３は高熱伝導シートであり、コンデンサ１とベース２の間に搭載され、コンデンサで発生した熱をベースに効率よく伝達する役割と、コンデンサ１を固定する際のクッションの役割を持っている。
【００２８】
６はヒートパイプで、ベース２のコンデンサを搭載する側とは反対の面に固定され、ベース２中央部の熱を効率よく端部へ逃がすように、ベース２の中央部から端部にかけて搭載されている。
【００２９】
コンデンサ１で発生した熱は、高熱伝導放熱シート３、ベース２、ヒートパイプ６、ケース８、冷却水９へと効率よく流れる。また、制御基板１２上の発熱部品１３で発生した熱も、同様に基板、高熱伝導シート３、ヒートパイプ６、ケース８、冷却水９へと効率よく流れることになる。
【００３０】
本構造では、ベース２を中心として、その対面にコンデンサ１と制御基板１２を搭載することにより、コンデンサ用ベースと制御基板用のベースを共通化することができるので、電力変換装置を小型化することが可能となる。また、共有ベースに対する熱量の増大分はヒートパイプ６により、効率よく、ケース８から冷却水９へと放熱することができるので、制御基板１２とコンデンサ１に高放熱構造を提供することができ、制御基板１２の高密度化、コンデンサ１の小型化を計ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態による電力変換装置の構造図。
【図２】本発明の第１実施形態による電力変換装置の放熱の流れを説明する図。
【図３】本発明の第２実施形態による電力変換装置の構造図。
【図４】本発明の第３実施形態による電力変換装置の構造図。
【図５】本発明の第４実施形態による電力変換装置の構造図。
【符号の説明】
【００３２】
１  コンデンサ
２  ベース
３  高熱伝導シート
４  ゴム
５  ブラケット
６  ヒートパイプ
７  ネジ
８  電力変換装置のケース
９  冷却水
１０  半導体モジュール
１２  制御基板
１３  発熱部品
１５  ヒートパイプ吸熱部
１６  ヒートパイプ放熱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005245149.tif 000006
【図５】
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