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JP2008016605A - Power converter for vehicle - Google Patents

Power converter for vehicle Download PDF

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JP2008016605A
JP2008016605A JP2006185679A JP2006185679A JP2008016605A JP 2008016605 A JP2008016605 A JP 2008016605A JP 2006185679 A JP2006185679 A JP 2006185679A JP 2006185679 A JP2006185679 A JP 2006185679A JP 2008016605 A JP2008016605 A JP 2008016605A
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Japan
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heat
plate
slit
power converter
vehicle
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Application number
JP2006185679A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Kotani
谷 和 也 小
Hiroshi Takenaka
中 浩 竹
Masaki Miyairi
入 正 樹 宮
Yasuyuki Inada
田 靖 之 稲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20936Liquid coolant with phase change
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To assure a function for suppressing an occurrence of a runout of an operating fluid of a heatpipe, and to improve a cooling function at a low speed running of a vehicle. <P>SOLUTION: A semiconductor circuit 4 formed by a pyrogenic semiconductor element is fixed to a heat receiving part 5. One end side of the heatpipe 6 is fixed to the heat receiving part 5 so as to receive the wind entailed by the travel of the vehicle, and this one end side functions as an operating-fluid-evaporating part, and the other end side functions as an operating-fluid-condensing part. A plate heat radiating fin 7 is fixed to the heatpipe 6 at the predetermined intervals so that the plate surface is arranged in parallel with a vehicle traveling direction. A slit 7a capable of preventing the runout of the operating fluid of the heatpipe 6 is formed on the plate surface of the plate heat radiating fin 7 even though an ambient temperature becomes lower than the condensing temperature of the operating fluid. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体回路用の冷却手段としてヒートパイプを用いている車両用電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a vehicle power converter using a heat pipe as a cooling means for a semiconductor circuit.

車両駆動用電動機はインバータなどの車両用電力変換装置により制御され、この車両用電力変換装置は発熱性半導体素子により形成される半導体回路を有している。したがって、車両走行中は半導体回路の温度が上昇するので、この半導体回路に対して冷却風を吹き付けるなどの冷却を行うことにより半導体素子の焼損を防止する必要がある。   The vehicle drive motor is controlled by a vehicle power conversion device such as an inverter, and the vehicle power conversion device has a semiconductor circuit formed by a heat-generating semiconductor element. Therefore, since the temperature of the semiconductor circuit rises while the vehicle is traveling, it is necessary to prevent the semiconductor element from being burned by performing cooling such as blowing cooling air to the semiconductor circuit.

冷却風を得るための構成としては、送風機などを半導体回路付近に取り付ける構成が考えられるが、送風機を取り付けるためのスペースを確保しなければならず、更に、定期又は不定期に送風機に対するメンテナンスを行う必要がある。   As a configuration for obtaining the cooling air, a configuration in which a blower or the like is attached in the vicinity of the semiconductor circuit is conceivable. However, a space for mounting the blower must be secured, and maintenance for the blower is performed regularly or irregularly. There is a need.

そのため、車両走行に伴って必然的に発生する車両走行風を冷却風として利用し、送風機を用いない構成が近時は次第に多く採用されている(例えば、特許文献1参照)。   For this reason, a configuration in which a vehicle traveling wind that is inevitably generated as the vehicle travels is used as cooling air and a blower is not used has been gradually adopted recently (for example, see Patent Document 1).

しかし、特許文献1のように、車両走行風のみを用いて半導体回路を冷却する構成の場合、車両の低速走行時には充分な冷却風を得ることができないため、車両走行風による冷却の他にヒートパイプによる冷却を併用する構成も多く採用されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2004−6901号公報 特開平7−190655号公報
However, in the case of the configuration in which the semiconductor circuit is cooled using only the vehicle traveling wind as in Patent Document 1, sufficient cooling wind cannot be obtained when the vehicle travels at low speed. Many configurations that use cooling by a pipe are also employed (see, for example, Patent Document 2).
JP 2004-6901 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-190655

ところで、特許文献2に係る装置で用いられているヒートパイプは、周知のように、両端が密閉された金属管内に作動液(純水、フロン等)を封入し、更に、この作動液に毛細管現象を生じさせるための「ウィック」と呼ばれる材料を金属管内に配設した構造を有したものであり、一端側が作動液蒸発部、他端側が作動液凝縮部として機能する。そして、蒸発部で蒸発した作動液の蒸気は金属管中で拡散して凝縮部に到達し、潜熱を放出して凝縮する。凝縮部で凝縮した作動液は、ウィックの毛細管現象の働きにより、あるいは重力の働きにより(通常、ヒートパイプは凝縮部側の方が高くなるように傾斜した状態で取り付けられる)、蒸発部に還流され、以降は同様の作用を繰り返す。   By the way, as is well known, the heat pipe used in the apparatus according to Patent Document 2 encloses a working fluid (pure water, chlorofluorocarbon, etc.) in a metal tube sealed at both ends, and further, a capillary tube is added to the working fluid. It has a structure in which a material called “wick” for causing a phenomenon is disposed in a metal tube, and one end side functions as a hydraulic fluid evaporating unit and the other end side functions as a hydraulic fluid condensing unit. And the vapor | steam of the hydraulic fluid evaporated in the evaporation part diffuses in a metal pipe, reaches | attains a condensation part, discharge | releases a latent heat, and is condensed. The hydraulic fluid condensed in the condensing part is returned to the evaporation part by the action of the wick capillarity or by the action of gravity (usually the heat pipe is mounted in an inclined state so that the condensing part side is higher). Thereafter, the same operation is repeated.

したがって、このような構造のヒートパイプを冬期の寒冷地等で使用した場合、凝縮部で凝縮した作動液が凍結してしまい、蒸発部に還流されなくなる所謂「作動液涸れ」という現象がしばしば発生する。このような作動液涸れが発生すると、ヒートパイプの冷却機能が失われ、半導体回路の半導体素子の焼損に至ることになる。そこで、特許文献2に係る装置では、このような作動液涸れの発生を抑制する対策として、凝縮部の凝縮能力を低減させる構造を採用し、凍結温度まで低下する前に作動液を凝縮させるようにしている。   Therefore, when a heat pipe with such a structure is used in a cold region in winter, the so-called “working fluid dripping” phenomenon that the working fluid condensed in the condensing part freezes and does not recirculate to the evaporation part often occurs. To do. When such hydraulic fluid spillage occurs, the cooling function of the heat pipe is lost, and the semiconductor element of the semiconductor circuit is burned out. Therefore, in the apparatus according to Patent Document 2, a structure that reduces the condensing capacity of the condensing unit is adopted as a measure for suppressing the occurrence of such working fluid spilling, so that the working fluid is condensed before the freezing temperature is lowered. I have to.

しかし、このように凝縮能力を低減させることは冷却能力を低減させることであり、特許文献2に係る装置は、車両走行風による冷却とヒートパイプによる冷却との双方を併用するものであることから、車両の低速走行時には、前述した車両走行風による冷却機能の低下と相まって、装置全体としての冷却機能が大幅に低下することになる。そのため、車両の低速走行時には半導体回路の温度を充分に低下させることが困難であった。   However, reducing the condensing capacity in this way means reducing the cooling capacity, and the apparatus according to Patent Document 2 uses both cooling by the vehicle traveling wind and cooling by the heat pipe. When the vehicle travels at a low speed, the cooling function of the entire apparatus is significantly lowered in combination with the above-described decrease in the cooling function due to the vehicle traveling wind. Therefore, it has been difficult to sufficiently reduce the temperature of the semiconductor circuit when the vehicle is traveling at a low speed.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ヒートパイプの作動液涸れの発生を抑制する機能を確保しつつ、車両の低速走行時における冷却機能を向上させることが可能な車両用電力変換装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a vehicle power conversion capable of improving a cooling function during low-speed traveling of a vehicle while ensuring a function of suppressing the occurrence of hydraulic fluid dripping in a heat pipe. The object is to provide a device.

本発明は、上記課題を解決するための手段として、発熱性半導体素子により形成される半導体回路が取り付けられた受熱部と、車両走行風を全長にわたって受けるように、一端側が前記受熱部に取り付けられ、この一端側が作動液蒸発部として作用すると共に、他端側が作動液凝縮部として作用するヒートパイプと、プレート面が車両走行方向と平行となるように前記ヒートパイプに所定間隔毎に取り付けられ、環境温度がヒートパイプの作動液凝縮点以下となった場合でもヒートパイプの作動液涸れを防止可能にするためのスリットが前記プレート面に形成された複数枚のプレート状放熱フィンと、を備えた構成としている。   As a means for solving the above-described problems, the present invention has a heat receiving portion to which a semiconductor circuit formed of a heat-generating semiconductor element is attached, and one end side attached to the heat receiving portion so as to receive the vehicle traveling wind over its entire length. The one end side acts as a hydraulic fluid evaporating part and the other end side acts as a hydraulic fluid condensing part, and is attached to the heat pipe at predetermined intervals so that the plate surface is parallel to the vehicle traveling direction, A plurality of plate-like heat dissipating fins formed with slits on the plate surface to prevent the heat pipe from dripping even when the environmental temperature is below the heat pipe hydraulic fluid condensation point; It is configured.

本発明によれば、ヒートパイプの作動液涸れの発生を抑制する機能を確保しつつ、車両の低速走行時における冷却機能を向上させることが可能になる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to improve the cooling function at the time of low speed driving | running | working of a vehicle, ensuring the function which suppresses generation | occurrence | production of the hydraulic fluid dripping of a heat pipe.

図2は、本発明の実施形態に係る車両用電力変換装置の取付位置を示す説明図である。車両1の床下であって車輪2の側方位置に電力変換装置3が取り付けられている。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing an attachment position of the vehicle power converter according to the embodiment of the present invention. A power conversion device 3 is attached to the side of the wheel 2 below the floor of the vehicle 1.

図1は、上記の電力変換装置3の構成を示す斜視図である。IGBT等の発熱性半導体素子により形成される半導体回路4がブロック状の受熱部5の平坦面に取り付けられている。そして、受熱部5の片方の側面には複数本のヒートパイプ6の一端側が、所定高さ毎の取付位置に複数本配列され取り付けられている。   FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the power converter 3 described above. A semiconductor circuit 4 formed of an exothermic semiconductor element such as an IGBT is attached to a flat surface of a block-shaped heat receiving portion 5. And one end side of the plurality of heat pipes 6 is arranged and attached to one side surface of the heat receiving portion 5 at the attachment position for each predetermined height.

ヒートパイプ6の他端側(先端側)は一端側よりも高くなっており、ヒートパイプ6は全体としてやや上向きとなるように取り付けられている。また、ヒートパイプ6は軸方向が車両走行方向と垂直になるように、つまり矢印で示した車両走行風を全長にわたって受けるように取り付けられている。そして、受熱部5に取り付けられたヒートパイプ6の一端側は作動液蒸発部として作用し、一方、先端側である他端側は作動液凝縮部として作用するようになっている。   The other end side (front end side) of the heat pipe 6 is higher than the one end side, and the heat pipe 6 is attached so as to be slightly upward as a whole. The heat pipe 6 is attached so that the axial direction is perpendicular to the vehicle traveling direction, that is, to receive the vehicle traveling wind indicated by the arrow over the entire length. And one end side of the heat pipe 6 attached to the heat receiving part 5 acts as a hydraulic fluid evaporating part, while the other end side which is the tip side acts as a hydraulic fluid condensing part.

上記の複数本のヒートパイプ6には複数枚のプレート状放熱フィン7が所定間隔毎に取り付けられている。各プレート状放熱フィン7のプレート面は車両1の車両走行方向と平行となっており、このプレート面を複数本のヒートパイプ6が挿通した状態になっている。   A plurality of plate-like radiating fins 7 are attached to the plurality of heat pipes 6 at predetermined intervals. The plate surface of each plate-like radiating fin 7 is parallel to the vehicle traveling direction of the vehicle 1, and a plurality of heat pipes 6 are inserted through the plate surface.

そして、各ヒートパイプ6の両側には長方形の細長いスリット7aが形成されている。図3は、このスリット7aが形成される位置を示した正面図である。この図に示すように、スリット7aが形成される高さ方向の位置はヒートパイプ6とほぼ同じになっており、スリット7aの幅Wもヒートパイプ6の径とほぼ同じになっている。   A rectangular elongated slit 7 a is formed on both sides of each heat pipe 6. FIG. 3 is a front view showing a position where the slit 7a is formed. As shown in this figure, the position in the height direction where the slit 7 a is formed is substantially the same as that of the heat pipe 6, and the width W of the slit 7 a is also substantially the same as the diameter of the heat pipe 6.

次に、上記のような構成を有する本実施形態の作用につき説明する。図3に示したように、スリット7aの高さ方向の位置及び幅とヒートパイプ6の高さ方向の位置及び径とを同じにしているのは、高さ方向においてヒートパイプ6の存在する領域R1は温度が一様であって温度勾配がない領域であるのに対し、ヒートパイプ6の存在しない領域R2は温度差が生じている状態であって温度勾配の有る領域となっているからである。つまり、温度勾配の有る領域R2にフィンの欠損領域を生じさせると熱伝導性能の低下が著しくなるが、もともと温度勾配のない領域R1にスリット7aを形成してフィンの欠損領域を生じさせたとしてもそれほど熱伝導性能が著しく低下することはないからである。   Next, the operation of the present embodiment having the above configuration will be described. As shown in FIG. 3, the position and width in the height direction of the slit 7 a and the position and diameter in the height direction of the heat pipe 6 are made the same in the region where the heat pipe 6 exists in the height direction. R1 is a region where the temperature is uniform and there is no temperature gradient, whereas the region R2 where the heat pipe 6 does not exist is a region where there is a temperature difference and there is a temperature gradient. is there. That is, if the fin defect region is generated in the region R2 having the temperature gradient, the heat conduction performance is significantly lowered. However, it is assumed that the slit defect 7a was originally formed in the region R1 having no temperature gradient to generate the fin defect region. This is because the heat conduction performance does not decrease so much.

本実施形態では、上記のようなスリット7aをプレート状放熱フィン7に形成することによって、電力変換装置3の環境温度がヒートパイプ6の作動液凝縮点以下となった場合であっても、ヒートパイプ6の作動液涸れの発生を抑制できるようにし、また、車両の低速走行領域における冷却性能の向上を可能にしている。   In the present embodiment, by forming the slits 7 a as described above in the plate-like heat radiation fins 7, even when the environmental temperature of the power conversion device 3 is equal to or lower than the hydraulic fluid condensation point of the heat pipe 6, It is possible to suppress the occurrence of hydraulic fluid spillage in the pipe 6 and to improve the cooling performance in the low-speed traveling region of the vehicle.

上記のようなスリット7aの形成によって作動液涸れの発生を抑制できる理由は、スリット7aの形成によってプレート状放熱フィン7の重量すなわち熱容量を低減させることができるからである。つまり、ヒートパイプ6の一端側(受熱部5側)では作動液が蒸発し、その蒸気が他端側(先端側)に移動して凝縮する。ここで蒸発潜熱の受け渡しがプレート状放熱フィン7との間で行われるが、プレート状放熱フィン7はスリット7aの形成により熱容量が低減し熱的に飽和状態又はこれに近い状態に達しているので、凝縮後の作動液は環境温度が著しく低下したとしても凍結しにくい状態になっているのである。   The reason why the formation of the hydraulic fluid can be suppressed by forming the slits 7a as described above is that the weight of the plate-shaped heat radiation fins 7, that is, the heat capacity can be reduced by forming the slits 7a. That is, the hydraulic fluid evaporates on one end side (heat receiving unit 5 side) of the heat pipe 6, and the vapor moves to the other end side (tip side) and condenses. Here, the latent heat of vaporization is transferred between the plate-shaped heat radiation fins 7, but the heat capacity of the plate-shaped heat radiation fins 7 is reduced due to the formation of the slits 7a, and has reached a state of thermal saturation or a state close thereto. The condensed working fluid is in a state where it is difficult to freeze even if the environmental temperature is significantly reduced.

図4は、電力変換装置が使用可能な許容最低環境温度の変化状態の一例を示す特性図である。この特性図では、上記のプレート状放熱フィン7の熱容量の低減の度合いを、プレート状放熱フィン7の体積に対するスリット7aの合計体積すなわち[スリット体積/フィン体積]を用いて示している。この図から明らかなように、[スリット体積/フィン体積]の上限値を0.5程度とし、[スリット体積/フィン体積]の値を大きくするにしたがって許容最低環境温度を低くすることが可能になっている。   FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating an example of a change state of the allowable minimum environmental temperature that can be used by the power conversion device. In this characteristic diagram, the degree of reduction of the heat capacity of the plate-shaped heat radiation fin 7 is shown by using the total volume of the slits 7a with respect to the volume of the plate-shaped heat radiation fin 7, that is, [slit volume / fin volume]. As is apparent from this figure, the upper limit of [slit volume / fin volume] is set to about 0.5, and the allowable minimum environmental temperature can be lowered as the value of [slit volume / fin volume] is increased. It has become.

したがって、電力変換装置3の使用環境(車両1の走行地域)の最低温度を考慮して[スリット体積/フィン体積]の値を適正に設定すれば、ヒートパイプ6の作動液涸れが発生しにくい電力変換装置を得ることができる。但し、この許容最低環境温度は、[スリット体積/フィン体積]の値のみによって決定されるわけではなく、ヒートパイプ6の形状や重力方向に対する傾き、ウィックの構造、作動液の種類などの他の条件によっても左右される。図4の特性図は、これら他の条件が同一であることを前提としたものである。   Therefore, if the value of [slit volume / fin volume] is appropriately set in consideration of the minimum temperature of the environment in which the power conversion device 3 is used (the travel region of the vehicle 1), the hydraulic fluid of the heat pipe 6 is unlikely to spill. A power converter can be obtained. However, this allowable minimum ambient temperature is not determined only by the value of [slit volume / fin volume], but other values such as the shape of the heat pipe 6, the inclination with respect to the direction of gravity, the structure of the wick, the type of hydraulic fluid, etc. It depends on conditions. The characteristic diagram of FIG. 4 assumes that these other conditions are the same.

また、上記のようなスリット7aの形成によって車両の低速走行領域における冷却性能を向上させることができる理由は、車両走行風の乱れを促進してヒートパイプ6及びプレート状放熱フィン7に接触する空気の圧力損失を増大させ、電力変換装置の熱抵抗を低減できるからである。   Further, the reason why the cooling performance in the low-speed traveling region of the vehicle can be improved by forming the slits 7a as described above is that air that contacts the heat pipes 6 and the plate-like radiating fins 7 is promoted by turbulence of the vehicle traveling wind. It is because the thermal resistance of the power converter can be reduced.

つまり、図1において、もしスリット7aが形成されていないとすると、車両全面から複数枚のプレート状放熱フィン7同士の間に入ってくる車両走行風は、複数のヒートパイプ6と接触した後に大半がそのままプレート状放熱フィン7に沿って後方へ通過していく。しかし、図1の構成ではこのときプレート状放熱フィン7に沿って通過する走行風の一部はスリット7aを通って車両走行方向と垂直方向に進路を変えるので、プレート状放熱フィン7同士の間の空間には流場(ながれば)の乱れが生じ、圧力損失が増大する。   That is, in FIG. 1, if the slits 7 a are not formed, most of the vehicle traveling wind that enters between the plurality of plate-like heat radiating fins 7 from the entire vehicle surface comes into contact with the plurality of heat pipes 6. Passes through the plate-like heat radiation fin 7 as it is. However, in the configuration of FIG. 1, a part of the traveling wind passing along the plate-shaped heat radiation fins 7 at this time changes the course in the direction perpendicular to the vehicle traveling direction through the slits 7a. In this space, the flow field (if any) is disturbed, and the pressure loss increases.

図5は、車両1の低速走行時における全面風速と圧力損失との関係を示す特性図であり、図6は車両1の低速走行時における全面風速と熱抵抗との関係を示す特性図である。   FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the overall wind speed and pressure loss when the vehicle 1 is traveling at a low speed, and FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the overall wind speed and thermal resistance when the vehicle 1 is traveling at a low speed. .

図5に示されているように、本実施形態のようなスリット付フィンを用いた場合の圧力損失は、スリットなしフィンを用いた場合に比べて大きく増大している。そして、この圧力損失の増大に伴って図6に示すように、スリット付フィンを用いた場合の熱抵抗は、スリットなしフィンを用いた場合に比べて著しく低下したものとなっている。   As shown in FIG. 5, the pressure loss when using the fin with a slit as in this embodiment is greatly increased as compared with the case using a fin without a slit. As the pressure loss increases, as shown in FIG. 6, the thermal resistance when using the fins with slits is significantly lower than when using the fins without slits.

以上のことから、図1の構成によれば、プレート状放熱フィン7にスリット7aを形成することにより、プレート状放熱フィン7の熱容量を低減できるのでヒートパイプ6の作動液涸れの発生を抑制することができ、また、圧力損失を増大させ熱抵抗を低減できるので、低速走行時における冷却性能を向上させることが可能になっている。   From the above, according to the configuration of FIG. 1, by forming the slits 7 a in the plate-like heat radiating fins 7, the heat capacity of the plate-like heat radiating fins 7 can be reduced, so In addition, since the pressure loss can be increased and the thermal resistance can be reduced, it is possible to improve the cooling performance during low-speed traveling.

図7は、車両1の低速走行時における前面風速と半導体回路4の温度との関係すなわち冷却性能を示す特性図である。この図に示すように、スリット付フィンを用いた場合とスリットなしフィンを用いた場合の冷却性能がほぼ同じになるようにすると、スリットなしフィンを用いた場合はせいぜい−18℃までしか低くすることができないのに対し、スリット付フィンを用いた場合は最低環境温度を−33℃まで低くすることができるようになる。   FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the front wind speed and the temperature of the semiconductor circuit 4, that is, the cooling performance when the vehicle 1 is traveling at a low speed. As shown in this figure, when the cooling performance when using the fin with slit and when using the fin without slit is almost the same, when the fin without slit is used, the cooling performance is lowered to -18 ° C at most. In contrast, when a fin with a slit is used, the minimum environmental temperature can be lowered to -33 ° C.

ところで、上述したようなスリット7aが形成されたプレート状放熱フィン7については、ある変形を加えることによって特別の効果を得ることができるので、これにつき説明する。   By the way, about the plate-shaped radiation fin 7 in which the slits 7a as described above are formed, a special effect can be obtained by applying a certain deformation, and this will be described.

図8は、プレート状放熱フィン7の第1の変形例を示す斜視図である。この図ではヒートパイプ6の図示を省略し、代わりにヒートパイプ用孔7bを図示している。そして、第1の変形例ではスリット7aの下側縁部に、プレート面に対して垂直に突出した突起部7cが形成されている。この突起部7cは、スリット7aに対応する部分を切り起こすことにより形成されたものである。   FIG. 8 is a perspective view showing a first modification of the plate-like heat radiation fin 7. In this figure, the illustration of the heat pipe 6 is omitted, and a heat pipe hole 7b is shown instead. And in the 1st modification, the projection part 7c which protruded perpendicularly | vertically with respect to the plate surface is formed in the lower edge part of the slit 7a. The protrusion 7c is formed by cutting up a portion corresponding to the slit 7a.

このような突起部7cの形成により、車両走行風の乱れが促進され、図5に示した圧力損失を一層大きくすることができる。したがって、図6に示した熱抵抗をより低下させることができるようになる。   By the formation of the projection 7c, the turbulence of the vehicle traveling wind is promoted, and the pressure loss shown in FIG. 5 can be further increased. Therefore, the thermal resistance shown in FIG. 6 can be further reduced.

図9は、プレート状放熱フィン7の第2の変形例を示す説明図であり、(a)は奇数段目のプレート状放熱フィン7Aを示した正面図、(b)は偶数段目のプレート状放熱フィン7Bを示した正面図、(c)はこれらプレート状放熱フィン7A,7Bの取付状態を示した側面図である。   FIG. 9 is an explanatory view showing a second modification of the plate-shaped heat radiation fins 7, (a) is a front view showing the odd-numbered plate-shaped heat radiation fins 7 A, and (b) is an even-numbered plate. The front view which showed the heat sink fin 7B, (c) is the side view which showed the attachment state of these plate heat fin 7A, 7B.

図9(a),(b)に示されているように、プレート状放熱フィン7Aのスリット7a1の高さ方向位置とプレート状放熱フィン7Bのスリット7a2の高さ方向位置とは所定距離(ズレ量δ)だけずれている。したがって、図9(c)に示されているように、隣り合うスリット7a1,7a2の高さが異なるため、これらのスリットを通過する空気の流れは曲がりながら強い抵抗を受けることになる。そのため、この第2の変形例を用いた場合も、図5に示した圧力損失を一層大きくすることができ、また、図6に示した熱抵抗をより低下させることができる。   As shown in FIGS. 9A and 9B, the height direction position of the slit 7a1 of the plate-shaped heat radiation fin 7A and the height direction position of the slit 7a2 of the plate-shaped heat radiation fin 7B are a predetermined distance (deviation). By an amount δ). Therefore, as shown in FIG. 9 (c), the adjacent slits 7a1 and 7a2 have different heights, so that the flow of air passing through these slits is subjected to strong resistance while being bent. Therefore, even when this second modification is used, the pressure loss shown in FIG. 5 can be further increased, and the thermal resistance shown in FIG. 6 can be further reduced.

なお、上記実施形態では、スリット7aの形状が長方形である場合のみを示したが、この形状は特に限定されるわけではなく、多角形、円形、又は楕円形などの種々の形状に形成することが可能である。   In the above embodiment, only the case where the shape of the slit 7a is rectangular is shown, but this shape is not particularly limited, and the slit 7a is formed in various shapes such as a polygon, a circle, or an ellipse. Is possible.

本発明の実施形態に係る車両用電力変換装置の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the power converter device for vehicles which concerns on embodiment of this invention. 図1の車両用電力変換装置の取付位置を示す説明図。Explanatory drawing which shows the attachment position of the power converter device for vehicles of FIG. 図1のプレート状放熱フィンにおけるスリットの取付位置を示す正面図。The front view which shows the attachment position of the slit in the plate-shaped radiation fin of FIG. 図1における電力変換装置が使用可能な許容最低環境温度の変化状態の一例を示す特性図。The characteristic view which shows an example of the change state of allowable minimum environmental temperature which can use the power converter device in FIG. 本発明の実施形態に係る車両用電力変換装置及び従来装置の低速走行時における全面風速と圧力損失との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the whole surface wind speed at the time of low speed driving | running | working of the vehicle power converter device which concerns on embodiment of this invention, and a conventional apparatus, and pressure loss. 本発明の実施形態に係る車両用電力変換装置及び従来装置の低速走行時における全面風速と熱抵抗との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the wind speed of a whole surface at the time of low speed driving | running | working of the vehicle power converter device which concerns on embodiment of this invention, and a conventional apparatus, and thermal resistance. 本発明の実施形態に係る車両用電力変換装置及び従来装置の低速走行時における冷却性能を示す特性図。The characteristic view which shows the cooling performance at the time of low speed driving | running | working of the vehicle power converter device which concerns on embodiment of this invention, and a conventional apparatus. 本発明の実施形態に係るプレート状放熱フィンの第1の変形例を示す斜視図。The perspective view which shows the 1st modification of the plate-shaped radiation fin which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るプレート状放熱フィンの第2の変形例を示す説明図であり、(a)は奇数段目のプレート状放熱フィンを示した正面図、(b)は偶数段目のプレート状放熱フィンを示した正面図、(c)はこれらプレート状放熱フィンの取付状態を示した側面図。It is explanatory drawing which shows the 2nd modification of the plate-shaped radiation fin which concerns on embodiment of this invention, (a) is the front view which showed the plate-shaped radiation fin of the odd-numbered stage, (b) is the even-numbered stage The front view which showed the plate-shaped radiation fin, (c) is the side view which showed the attachment state of these plate-shaped radiation fins.

符号の説明Explanation of symbols

1:車両
2:車輪
3:電力変換装置
4:半導体回路
5:受熱部
6:ヒートパイプ
7:プレート状放熱フィン
7A:奇数段目のプレート状放熱フィン
7B:偶数段目のプレート状放熱フィン
7a,7a1,7a2:スリット
7b:ヒートパイプ用孔
7c:突起部
W:スリットの幅
R1:温度勾配のない領域
R2:温度勾配のある領域
δ:ズレ量
1: Vehicle 2: Wheel 3: Power conversion device 4: Semiconductor circuit 5: Heat receiving unit 6: Heat pipe 7: Plate-shaped heat radiation fin 7A: Odd-numbered plate-shaped heat radiation fin 7B: Even-numbered plate-shaped heat radiation fin 7a 7a1, 7a2: Slit 7b: Heat pipe hole 7c: Projection W: Slit width R1: Area without temperature gradient R2: Area with temperature gradient δ: Deviation amount

Claims (8)

発熱性半導体素子により形成される半導体回路が取り付けられた受熱部と、
車両走行風を全長にわたって受けるように、一端側が前記受熱部に取り付けられ、この一端側が作動液蒸発部として作用すると共に、他端側が作動液凝縮部として作用するヒートパイプと、
プレート面が車両走行方向と平行となるように前記ヒートパイプに所定間隔毎に取り付けられ、環境温度がヒートパイプの作動液凝縮点以下となった場合でもヒートパイプの作動液涸れを防止可能にするためのスリットが前記プレート面に形成された複数枚のプレート状放熱フィンと、
を備えたことを特徴とする車両用電力変換装置。
A heat receiving portion to which a semiconductor circuit formed by an exothermic semiconductor element is attached;
One end side is attached to the heat receiving part so as to receive the vehicle traveling wind over the entire length, the one end side acts as a working liquid evaporation part, and the other end side acts as a working liquid condensing part,
It is attached to the heat pipe at predetermined intervals so that the plate surface is parallel to the vehicle running direction, and it is possible to prevent the heat pipe from dripping even when the environmental temperature is below the heat liquid condensation point of the heat pipe. A plurality of plate-like heat dissipating fins having slits formed on the plate surface;
A vehicle power conversion device comprising:
前記スリットの体積と前記プレート状放熱フィンの体積との比が予め設定された値となっている、
ことを特徴とする請求項1記載の車両用電力変換装置。
The ratio between the volume of the slit and the volume of the plate-like heat radiation fin is a preset value,
The power converter for vehicles according to claim 1 characterized by things.
前記ヒートパイプが所定高さ毎の取付位置に複数本配列され、これら複数本のヒートパイプが前記プレート状放熱フィンのプレート面を挿通している、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用電力変換装置。
A plurality of the heat pipes are arranged at attachment positions for each predetermined height, and the plurality of heat pipes are inserted through the plate surface of the plate-like heat radiation fins.
The power converter for vehicles according to claim 1 or 2 characterized by things.
前記スリットは、前記ヒートパイプの径と略等しい幅を有するものである、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の車両用電力変換装置。
The slit has a width substantially equal to the diameter of the heat pipe.
The vehicular power converter according to any one of claims 1 to 3.
前記スリットは前記プレート面に複数個形成されており、これら複数個のスリットの中にはスリット高さが前記ヒートパイプの取付位置とほぼ同じものが含まれている、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の車両用電力変換装置。
A plurality of the slits are formed on the plate surface, and the plurality of slits includes a slit height that is substantially the same as the mounting position of the heat pipe.
The vehicular power converter according to any one of claims 1 to 4.
前記複数枚のプレート状放熱フィンにおけるそれぞれの前記スリットの高さ方向位置は、隣り合う他のプレート状放熱フィンのスリットの高さ方向位置と所定距離だけずれている、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の車両用電力変換装置。
The height direction position of each of the slits in the plurality of plate-shaped heat radiation fins is shifted by a predetermined distance from the height direction position of the slits of other adjacent plate-shaped heat radiation fins,
The power converter for vehicles according to any one of claims 1 to 5 characterized by things.
前記スリットの縁部には、車両走行風の乱れを促進するための突起部が形成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の車両用電力変換装置。
At the edge of the slit, a protrusion is formed to promote turbulence of the vehicle running wind.
The vehicular power converter according to any one of claims 1 to 6.
前記スリットの形状は、多角形、円形、又は楕円形のいずれかである、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の車両用電力変換装置。
The shape of the slit is either a polygon, a circle, or an ellipse.
The power converter for vehicles according to any one of claims 1 to 7 characterized by things.
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