JPH0546277Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は鉄道車両に装備される半導体変換装置
に係り、特に個々にヒートパイプを有する複数の
半導体素子からなる半導体スタツクにおける半導
体スタツクブロツクに、防塵・防水機能・および
変位に対応して抑止するはじけ防止機能を具備す
るシール構造体を備えた半導体素子放熱器に関す
るものである。

〔従来の技術〕

鉄道車両においては車両駆動用のインバータお
よびチヨツパ，補助電源用インバータなど半導体
変換装置が多く適用されるようになつてきた。

かような鉄道車両用半導体変換装置は半導体素
子の大容量化に対応した冷却性能が望まれ、また
車両装備上塵埃，雨や雪などの侵入に対する防
塵・防水機能が所望されるものとなる。

そして、鉄道車両用半導体変換装置にヒートパ
イプ冷却方式の採用が活発になつてきている。

そのヒートパイプ冷却方式を用いた鉄道車両用
半導体変換装置においては、複数の半導体素子か
らなる半導体スタツクを構成するものとなり、ま
たヒートパイプの加熱部の絶縁面でガイシ絶縁形
と非絶縁形があり、さらにはヒートパイプブロツ
クを共用化したものと個別に有するものがある。

この種のヒートパイプ冷却方式半導体スタツク
において、個々にヒートパイプを有する半導体素
子を用いて構成するものとすれば、自由性がある
など好ましいことは言うまでもない。

反面、半導体スタツクの圧接連結ブロツクの防
塵・防水面で工夫が必要となつてくる。従来、か
かるヒートパイプブロツクに防塵・防水機能を具
備したものとして、隣接するヒートパイプ間の空
〓をしやへいするためのしやへい板が用いられ、
しやへい板を半乾性附着性粘弾型のパテ（液体パ
ツキン）で固着する方法がとられるものとなつて
いた。

さらに、半導体スタツクの圧接連結ブロツクそ
のものが、例えば三相ブリツジを構成するものと
なれば、長手方向で900mm程度になつてしまう。

〔考案が解決しようとする問題点〕

前述したような複数の半導体素子を交互に挟む
複数のヒートパイプからなるヒートパイプ冷却方
式半導体スタツクの構成においては、複数の半導
体素子と複数のヒートパイプの加熱部を交互に配
置して圧接連結し、その圧接連結ブロツクは両端
で支着されるものとなる。

一方、かかる複数のヒートパイプそのものは、
加熱部からヒートパイプや凝縮部が大きく長く突
出されたものであり、前述の圧接連結ブロツクに
応じて固持しなければならないものとなるが、そ
の組立支持の際に個々の加熱部には余計な力をか
けれないものである。

そのため、従来方法によるヒートパイプブロツ
クを解放とし、半導体スタツクの圧接連結ブロツ
クを防塵・防水するためのしやへい板に対する液
体パツキンの採用によれば、組立作業は可能とな
るものの厄介な作業となり、また実用後はパテで
固められているため素子交換などの際に手間どる
ものとなつていた。

さらには、半導体スタツクの圧接連結ブロツク
においては、熱膨張による加圧軸方向の変位量，
自重プラス振動荷重によつて上下方向に生じる変
位量から起因するはじけ現象が問題になつてく
る。

〔問題点の解決手段および作用〕

本考案は上述したような点に鑑みなされたもの
で、複数のヒートパイプ間に格別に嵌合させてな
るＨ形断面形状をなす可撓性を有するパツキン板
材を少なくとも備えて、半導体スタツクの圧接連
結ブロツクに対応したヒートパイプブロツクとし
て防塵・防水機能およびその圧接連結ブロツクの
はじけ防止機能を発揮し得る簡便な装置を実現し
たものである。

以下、本考案を図面に基づいて詳細説明する。

〔実施例〕

第１図〜第４図は本考案の一実施例を示すもの
であり、第１図および第２図は要部構成を示す正
面部分組立図およびその側面要部組立図、第３図
および第４図はヒートパイプ廻りの要部を示す正
面図および側面図である。

まず、本実施例の理解を容易にするため示した
ヒートパイプ廻り部分を示す第３図および第４図
について説明する。

第３図および第４図においては、１はヒートパ
イプ、２は後述する半導体スタツクの圧接連結ブ
ロツクを防塵・防水機能を発揮するための薄板材
である。ここで、ヒートパイプ１においては加熱
部Ａ，ヒートパイプ部Ｈおよび凝縮部Ｃを主たる
構成部分として冷却性能を奏する公知のものであ
つてよい。また、ヒートパイプ１においてＴは端
子であり、Ｇは碍子であり、Ｓは支持金具であ
る。すなわち、碍子形のヒートパイプ１は特に薄
板材２が低圧側に付設されてなり、薄板材２を碍
子Ｇと凝縮部Ｃの間にヒートパイプ部Ｈに軸通し
てなるものである。

つぎに、かかるヒートパイプ１を用いるように
した実施例を第１図および第２図を参照して説明
する。

第１図および第２図は三相インバータスタツク
の一例の部分構成を示している。すなわち、一相
分の２個のスイツチング素子S_UP，S_UNおよび２個
のダイオードD_UP，D_UNとこれらの半導体素子を
挟むようにした５個のヒートパイプからなる部分
を示している。

第１図および第２図において、３はオサエ板、
４はバネ受け、５はバネ、６は絶縁スペーサ、７
ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅはヒートパイプ、８
はヒートパイプブロツク側を固持する固持金具、
９，９′はパツキン板材、１０はヒートパイプブ
ロツクの端面を被う一般的なパツキン、１１は支
持金具、１２は支持金具１１を固持するための取
付台である。ここに、ヒートパイプ７ａ，７ｂ，
７ｃ，７ｄ，７ｅは第３図および第４図に示した
ヒートパイプ１と同種のものである。なお、個々
のヒートパイプをスタツクの接続構成面からその
端子廻りを異なるものとしてもよいことは勿論で
ある。

そして、半導体スタツク構成においては図示の
一相分と同様に三相分を積み重ね、それらを圧接
連結のうえ半導体スタツクの圧接連結ブロツクを
構成し、通常は両端のオサエ板３部分などで固持
されるものとなる。かような圧接連結ブロツクの
構成と相まつて、主たる構成部分として個々に分
離されている複数のヒートパイプに対し、低圧の
防塵・防水機能を有する如く、つぎのように構成
してなるものである。

すなわち、ヒートパイプブロツクを、第３図お
よび第４図に示した薄板材２の複数個所で圧接連
結ブロツクから切り離すため、ヒートパイプ７
ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅは個々に前記薄板材
２を備え、その薄板材２の間にそれぞれ咬合する
パツキン板材９，９′を備えてなるものである。

ここにパツキン板材９，９′は一例として可撓
性をもつゴム板材の材質のものである。その断面
形状はパツキン板材９を例にとると、対向する薄
板材間の空〓をうめる部分としての柱部分と薄板
材に咬合する両側面側にコの字形状の咬合部分を
もつＨ形断面形状をなすものである。またパツキ
ン板材９′は例示の如くパツキン板材９の断面形
状の左半分または右半分を形成するものであれば
よいことは明らかである。なお、かくの如きＨ形
断面形のパツキン板材は薄板材間に介在し、後述
する如く圧接連結ブロツクのピツチに対応して組
み合せ整合するための可撓性を保有するものであ
ればよく、特に平担と限定されるものでなくある
程度の山形を有して咬合両先端がせばめられたも
のとして、薄板材との密着性を高めた形状として
もよい。さらにパツキン板材９，９′はゴム板一
体形成品にとらわれず、コの字断面形状をなす板
材を両側面に配するようにした組立品としたもの
であつてもよく、また前記コの字断面形状をなす
金属板材間に可撓性をもつ金属箔を介在させたも
のとしてもよい。

かようにして複数のヒートパイプ間を、個々の
ヒートパイプに薄板材を配し、対向する薄板材間
にパツキン板材を咬合させることにより、ヒート
パイプブロツクを半導体スタツクの圧接連結ブロ
ツクの整合に対応して密閉させることができる。

さらには、かような防塵・放水機能を有した放
熱器は、パツキン板材部分の分解および再組立し
得ることは言うまでもない。

さらに、本実施例は半導体スタツクの圧接連結
ブロツクに対してはじけ防止機能を有する如く、
つぎのように構成してなるものである。すなわ
ち、支持金具１１および取付台１２を設けてな
る。

ここで、支持金具１１が前記圧接連結ブロツク
の長手方向に１個所のみ図示してあるが、同様に
複数を適宜配し、そのＬ字の立面にて圧接連結ブ
ロツクの熱膨張による変位を抑止し、Ｌ字の横面
にて圧接連結ブロツクの荷重に加えられる振動荷
重によつて生じる変位を抑止すべく、これら両方
向の変位量を考慮して逆Ｌ字形状を形成してなる
ものである。よつて、半導体スタツクの圧接連結
ブロツクの長手方向が大きなものとなつても、複
数の支持金具１１および取付台１２により係止し
てはじけ現象の発生を防止することができる。

なお、本説明は碍子絶縁形の放熱器機構による
ものとしたが、これにとらわれることなく非絶縁
形であつても全く同一に適用可能なことは明らか
である。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、ヒートパ
イプ付半導体素子を用いてなる半導体スタツクの
圧接連結ブロツクに格別に防塵・防水機能および
はじけ防止機能を具備してなる実用性の顕著な装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の一実施例の要部
構成を示す正面部分組立図およびその側面要部組
立図、第３図および第４図はヒートパイプ廻りの
要部を示す正面図および側面図である。 １，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ……ヒート
パイプ、２……薄板材、９，９′……パツキン板
材、１１……支持金具。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ヒートパイプ冷却方式半導体スタツクからなる
   鉄道車両用半導体変換装置において、複数の半導
   体素子を交互に挟む複数のヒートパイプの加熱部
   を圧接連結するとともに、該複数のヒートパイプ
   にヒートパイプの加熱部側にそれぞれ肉厚面を対
   向させた薄板材を軸通し、かつ対向する薄板材に
   それぞれ咬合させたＨ形断面形状をなす可撓性を
   有するパツキン板材を備え、前記圧接連結のブロ
   ツクの加圧軸方向の変位量および上下方向の変位
   量により生じるはじけ防止のため該圧接連結ブロ
   ツクの長手方向に複数の逆Ｌ字支持金具を設けて
   なることを特徴としたシール構造体を備えた半導
   体素子放熱器。