特許ウォッチ

公開番号2025117047
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-12
出願番号2024011694
出願日2024-01-30
発明の名称電力変換装置
出願人東芝エレベータ株式会社
代理人弁理士法人天城国際特許事務所
主分類H01L 23/467 20060101AFI20250804BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】風下側の半導体素子が、風上側の半導体素子の熱の影響を受けることがなく冷却効率を上げて風上側と風下側とで半導体素子間に温度差を生じるのを防止し周辺の素子の性能の低下を抑制できる電力変換装置を提供する。
【解決手段】半導体素子と、前記半導体素子を冷却するためのヒートシンクとを有する電力変換装置であって、前記ヒートシンクは、前記半導体素子が配置された受熱板と、前記半導体素子が配置された受熱板の一方の面に立設された第1フィン群と第2フィン群とを備え、前記第1フィン群のフィンの高さは前記第2フィン群のフィンの高さよりも低い。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子と、前記半導体素子を冷却するためのヒートシンクとを有する電力変換装置であって、
前記ヒートシンクは、前記半導体素子と接する受熱板と、前記半導体素子と接する受熱板の一方の面に立設された第１フィン群と第２フィン群とを備え、
前記第１フィン群のフィンの高さは前記第２フィン群のフィンの高さよりも低い、
電力変換装置。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記第１フィン群は前記第２フィン群よりも風上に配置された、
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１フィン群の端部には、前記第１フィン群のフィンに入った風と前記第１フィン群のフィンを通らない風とを分ける分流板がさらに設置された、
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
ヒートシンクに入った風をヒートシンク出口以外に漏れさないためのダクト構造がさらに配置された、
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１，第２フィン群は、各フィンが立設された第１ベース，第２ベースに対して略直交する方向に伸び、複数個のフィンが略平行に所定間隔でそれぞれ配置された、
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１ベース及び前記第２ベースの厚さが略同じである、請求項５記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記各フィンは、プレート形状又はピン形状である、請求項５記載の電力変換装置。
【請求項８】
冷却ファンが風下側に配置された、請求項１記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記ヒートシンクの前記受熱板にヒートパイプを備え、
前記ヒートパイプは、前記ヒートシンクの中を流れる風の向きが前記ヒートパイプの長手方向となるように設置された、
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記ヒートシンクを２つ備え、それぞれが風の流れ方向を中心として対向配置された、
請求項１記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、強制空冷方式を用いた電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
一般的に、エレベータ向けの電力変換装置は、半導体素子と、半導体素子を冷却する冷却器と、その他電気用品等から構成されている。ここで、電力変換装置の半導体素子は、冷却のためにヒートシンクを設けており、このヒートシンクに如何にして効率良く半導体素子の熱を逃がし、冷却ファンによって外気に放出することが重要である。
【０００３】
冷却器としては、ポンプ等を用いた強制循環液冷方式や冷却ファン・ブロア等を用いた強制空冷方式と、ヒートシンクのみを用いた自然空冷式とに大きく分かれる。この冷却方式を選択するにあたっては、冷却性能を始め、低コスト化や低騒音化、省エネ化、メンテナンスフリー等、様々な観点から検討が行われるが、半導体素子の負荷がある程度大きくなると自然空冷式では冷却ができない。従って、エレベータ向けの電力変換装置では、強制空冷方式が選択されることが多い。特に、複数の半導体素子が適用される電力変換装置における強制空冷式は、半導体素子が複数並べられ、それらの熱をヒートシンクに伝え、冷却ファン（ＦＡＮ）による風によって排熱が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平１０－１９０２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体素子数が多い電力変換装置では、風下側の半導体素子は、風上側の半導体素子の熱の影響を受けることから、半導体素子の負荷が同じ場合、風下側に行くほど半導体素子の温度上昇が大きくなってしまうとともに、風上側と風下側とで半導体素子間に温度差が生じてしまい温度上昇が大きくなった半導体素子が損傷しやすくなる(信頼性が低くなる)という課題があった。
【０００６】
本発明は上述の事情によりなされたもので、風下側の半導体素子が、風上側の半導体素子の熱から受ける熱の影響を小さくし冷却効率を上げて風上側と風下側とで半導体素子間に温度差を生じにくくし温度上昇による半導体素子の損傷を防止することができる電力変換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、一実施形態に係る電力変換装置は、半導体素子と、前記半導体素子を冷却するためのヒートシンクとを有する電力変換装置である。ヒートシンクは、半導体素子と接する受熱板と、半導体素子と接する受熱板の一方の面に立設された第１フィン群と第２フィン群とを備えている。ここで、第１フィン群のフィンの高さは第２フィン群のフィンの高さよりも低い。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
比較例としての電力変換装置の冷却部（ヒートシンク）の概略的な斜視図である。
第１の実施形態に係る電力変換装置全体の斜視図である。
第２の実施形態に係る電力変換装置全体の斜視図である。
第２の実施形態の変形例に係る電力変換装置全体の斜視図である。
第３の実施形態に係る電力変換装置全体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、各実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付して説明は省略する。
【００１０】
（各実施形態が想定する具体的な課題）
まず、はじめに、本実施携帯の前提となる、比較例としての電力変換装置の冷却部（ヒートシンク）について説明する。図１は、比較例としての電力変換装置の冷却部（ヒートシンク）の概略的な斜視図である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許