特表 2024-509800 半導体遮断器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-05

(54)【発明の名称】半導体遮断器

(51)【国際特許分類】

   H01H 9/52 20060101AFI20240227BHJP

   H01H 33/59 20060101ALI20240227BHJP

【ＦＩ】

H01H9/52

H01H33/59 E

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023552370

(86)(22)【出願日】2022-02-16

(85)【翻訳文提出日】2023-08-29

(86)【国際出願番号】 KR2022002279

(87)【国際公開番号】W WO2022211273

(87)【国際公開日】2022-10-06

(31)【優先権主張番号】10-2021-0042104

(32)【優先日】2021-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】593121379

【氏名又は名称】エルエス、エレクトリック、カンパニー、リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＳ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】１２７，ＬＳ－ｒｏ，Ｄｏｎｇａｎ－ｇｕ，Ａｎｙａｎｇ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100232275

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 宣喜

(74)【復代理人】

【識別番号】100143823

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 英彦

(72)【発明者】

【氏名】ソン，ウンヒョブ

(72)【発明者】

【氏名】シム，ジュンウク

(72)【発明者】

【氏名】カン，ソンヒ

(72)【発明者】

【氏名】ユン，ドンジン

(72)【発明者】

【氏名】イ，ジェホ

【テーマコード（参考）】

5G028

【Ｆターム（参考）】

5G028FB06

(57)【要約】

本発明は、半導体遮断器に関し、より詳細には、放熱性に優れる半導体遮断器に関する。本発明の一実施形態による半導体遮断器は、筐体の上部空間に備えられるスイッチングユニットと、前記上部空間に備えられ、前記スイッチングユニットの前方部に配置されるエアギャップスイッチ（機械式スイッチ）と、前記スイッチングユニットの上部に配置される電気回路部と、前記筐体の下部空間に備えられ、前記スイッチングユニットの下部に結合されるヒートシンクと、前記下部空間に備えられ、前記筐体の前面部に配置される冷却ファンとを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体の上部空間に備えられるスイッチングユニットと、
前記上部空間に備えられ、前記スイッチングユニットの前方部又は後方部に配置されるエアギャップスイッチ（機械式スイッチ）と、
前記筐体の下部空間に備えられ、前記スイッチングユニットの下部に結合されるヒートシンクと、
前記下部空間に備えられ、前記筐体の前面部に配置される冷却ファンとを含む半導体遮断器。

【請求項2】

前記上部空間と下部空間の間には、ベースプレートが備えられることを特徴とする請求項１に記載の半導体遮断器。

【請求項3】

前記スイッチングユニットの上部に配置される電気回路部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体遮断器。

【請求項4】

前記スイッチングユニット、エアギャップスイッチ、電気回路部は、前記ベースプレートの上部に着脱可能に設置され、
前記ヒートシンク、冷却ファンは、前記ベースプレートの下部に着脱可能に設置されることを特徴とする請求項３に記載の半導体遮断器。

【請求項5】

前記筐体には、背面上部に第１通気孔が形成され、背面下部に第２通気孔が形成され、前面下部に第３通気孔が形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体遮断器。

【請求項6】

前記ベースプレートの周辺部には、上下通気孔が多数形成されることを特徴とする請求項５に記載の半導体遮断器。

【請求項7】

前記ベースプレートは、前記エアギャップスイッチより広く形成され、前記上下通気孔は、前記エアギャップスイッチの周辺又は前記冷却ファンの周辺に配置されることを特徴とする請求項６に記載の半導体遮断器。

【請求項8】

前記上下通気孔は、前記ベースプレートの前方部に形成され、前記ベースプレートの後方部には形成されないことを特徴とする請求項７に記載の半導体遮断器。

【請求項9】

前記ベースプレートは、アルミニウム（Ａｌ）で形成されることを特徴とする請求項５に記載の半導体遮断器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体遮断器に関し、より詳細には、放熱性に優れる半導体遮断器に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体遮断器は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチを用いて回路を遮断するように考案された遮断器である。

【0003】

半導体遮断器においては、電力機器に用いられる遮断器に半導体スイッチ素子を適用することにより、遮断時間が画期的に改善され、構造が単純化するという利点が得られる。また、半導体遮断器は、半導体スイッチの電流遮断特性を用いて回路遮断を行うので、遮断時にアークが発生せず、アーク除去機能を必要としない。よって、アーク消弧部が除去され、体積が減少するという利点がある。

【0004】

それに対して、半導体スイッチの使用により、低容量遮断器においては製作コストが上昇するという欠点もある。

【0005】

半導体遮断器は、迅速な遮断が求められるシステムにおいて多く用いられる。一般的な機械式遮断器の遮断速度が数～数百ｍｓ程度であるのに対して、半導体遮断器の遮断速度は、数十μｓ程度であり、はるかに短い時間で電流を遮断することができる。

【0006】

よって、電流容量が大きい配電盤、事故電流の増加速度が速い直流システム、安定した電流供給及び遮断が求められるＥＳＳ（Energy Storage System）システムなどにおいて、半導体遮断器が積極的に活用される傾向にある。近年、電気自動車などにおいて、エネルギーとしてバッテリを用いるＢＥＳＳ（Battery Energy Storage System）が幅広く用いられている。しかし、近年、ＥＳＳシステムにおいて発火が生じている点などに鑑みると、発熱を考慮し、かつ安定した電流供給のために、遮断器の重要性がさらに高まっていると言える。

【0007】

一方、半導体遮断器においては、半導体のスイッチング時に発生する電圧による損傷から半導体を保護するために、保護回路（Protection Circuit, Safety Circuit）又は保護素子（Safety Element）が用いられる。このような保護回路の例として、スナバ回路（Snubber Circuit）が挙げられる。電力用半導体遮断器においても、同様に、スイッチング時に発生する電圧を低減するスナバ回路などの保護回路が必要とされる。

【0008】

また、システムによっては、保護素子としてＭＯＶ（Metal Oxide Varistor）をさらに備えることもある。ＭＯＶは、サージ（surge）保護用に用いる部品の一種であり、サージによる電気電子機器の被害を防止するために回路の一部に用いられる。ＭＯＶは、亜鉛酸化物からなるバリスタ（Varistor）であって、所定値以上の電位が発生すると電流が流れる過渡電圧抑制素子であり、この素子を用いると回路内のヒューズを必要としなくなる。

【0009】

このような半導体遮断器は、一般に機械式遮断器と電磁式遮断器の複合構造で構成される。すなわち、半導体遮断器は、半導体スイッチのみで構成されるのではなく、回路の接続を機械的（物理的）に切断するために、機械式スイッチ（Air Gap Switch）を補助的に含む。

【0010】

一方、半導体遮断器は、直流電源回路に主に用いられる。ここで、直流遮断器には、電源と負荷の位置を設定することが容易であるという利点がある。

【0011】

図１に示すように、 直流遮断器がシステム又は回路において「電源３→直流遮断器２→負荷１」の順に配置される場合（ケースa）、電流は図の左から右へ流れる。

【0012】

また、 直流遮断器がシステム又は回路において「負荷１→直流遮断器２→電源３」の順に配置される場合（ケースb）、電流は図の右から左へ流れる 。

【0013】

さらに、電流が双方向に流れる回路に直流遮断器を設置してもよい（ケースｃ）。直流遮断器２の前、後段に第１電源４と第２電源５が配置されるケースである。ここで、第１電源４又は第２電源５は、バッテリで構成される。

【0014】

図２は半導体遮断器の斜視図である。半導体遮断器は、スイッチングユニット６と、エアギャップスイッチ７とを含む。ここで、スイッチングユニット６は、電力半導体スイッチを含み、エアギャップスイッチは、機械式スイッチである。スイッチングユニット６とエアギャップスイッチ７の下部には、冷却のためにヒートシンク８と、放熱ファン９とが備えられる。

【0015】

しかし、機械式スイッチ（エアギャップスイッチ）は、遮断時に接点部から高熱が発生する。よって、周囲に熱を放出するので、それに対する冷却を必要とし、効率的な冷却のための構成を必要とする。

【0016】

一方、このような放熱性能は、半導体遮断器の限られた空間内で効率的に行われなければならない。可能な限り半導体遮断器のサイズを小さくすることが好ましいので、占有空間は小さく、かつ効率的な放熱性能を有することが好ましい。

【0017】

また、メンテナンスの利便性も考慮すべきである。スイッチングユニット、エアギャップスイッチ、ヒートシンクなどの構成要素におけるメンテナンスの必要性を考慮して半導体遮断器を製作しなければならない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、効率的な冷却性能を有する半導体遮断器を提供することを目的とする。

【0019】

また、直流遮断器の占有空間を小さくすると共に、直流遮断器の放熱性を改善することを目的とする。

【0020】

さらに、構成要素の分離を可能にし、メンテナンスの便宜を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0021】

本発明の一実施形態による半導体遮断器は、筐体の上部空間に備えられるスイッチングユニットと、前記上部空間に備えられ、前記スイッチングユニットの前方部に配置されるエアギャップスイッチ（機械式スイッチ）と、前記筐体の下部空間に備えられ、前記スイッチングユニットの下部に結合されるヒートシンクと、前記下部空間に備えられ、前記筐体の前面部に配置される冷却ファンとを含む。

【0022】

ここで、前記上部空間と下部空間の間には、ベースプレートが備えられることを特徴とする。

【0023】

また、スイッチングユニットの上部に配置される電気回路部をさらに含むことを特徴とする。

【0024】

さらに、前記スイッチングユニット、エアギャップスイッチ、電気回路部は、前記ベースプレートの上部に着脱可能に設置され、前記ヒートシンク、冷却ファンは、前記ベースプレートの下部に着脱可能に設置されることを特徴とする。

【0025】

さらに、前記筐体には、背面上部に第１通気孔が形成され、背面下部に第２通気孔が形成され、前面下部に第３通気孔が形成されることを特徴とする。

【0026】

さらに、前記ベースプレートの周辺部には、上下通気孔が多数形成されることを特徴とする。

【0027】

さらに、前記ベースプレートは、前記エアギャップスイッチより広く形成され、前記上下通気孔は、前記エアギャップスイッチの周辺又は前記冷却ファンの周辺に配置されることを特徴とする。

【0028】

さらに、前記上下通気孔は、前記ベースプレートの前方部に形成され、前記ベースプレートの後方部には形成されないことを特徴とする。

【0029】

さらに、前記ベースプレートは、アルミニウム（Ａｌ）で形成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0030】

本発明の一実施形態による半導体遮断器によれば、スイッチングユニットとエアギャップスイッチの下部にはヒートシンクが備えられ、さらに冷却ファンが備えられるので、冷却効果が大きい。

【0031】

ここで、筐体にはベースプレートが備えられて上部空間と下部空間に分けられ、内部構成要素を２段に配置するので、上から見て占める面積が減少する。

【0032】

また、スイッチングユニットとエアギャップスイッチは上部空間に配置され、ヒートシンクと冷却ファンは下部空間に配置されるので、占有空間が効率的に区分される。

【0033】

さらに、ベースプレートには上下通気孔が多数形成され、上部空間に流れる空気と下部空間に流れる空気が交流するので、冷却効果が増大する。

【0034】

さらに、上下通気孔がベースプレートの前方部にのみ形成され、エアギャップスイッチが配置される前方部に空気が流れるので、冷却効果がさらに増大する。

【0035】

さらに、スイッチングユニットとエアギャップスイッチはベースプレートの上部に着脱可能に設置され、ヒートシンクと冷却ファンはベースプレートの下部に着脱可能に設置されるので、メンテナンスが容易である。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】従来技術による直流遮断器の構成図である。

【図2】従来技術による半導体遮断器の斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態による半導体遮断器の斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態による半導体遮断器の側面図である。

【図5】本発明の一実施形態による半導体遮断器の回路図である。

【図6】本発明の他の実施形態による半導体遮断器の側面図である。

【図7】図６の半導体遮断器の上面図である。

【図8】本発明の一実施形態による半導体遮断器の排気状態を示す図である。

【図9】本発明の一実施形態による半導体遮断器の吸気状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明するが、これらは本発明を詳細に説明するものであり、本発明の技術的思想及び範囲を限定するものではない。

【0038】

図面を参照して、本発明の各実施形態による半導体遮断器について詳細に説明する。

【0039】

＜第１実施形態＞
図３は本発明の一実施形態による半導体遮断器の斜視図であり、図４は図３の半導体遮断器の内部構成を示す断面図である。図５は回路構成図である。

【0040】

本発明の一実施形態による半導体遮断器は、筐体１０の上部空間Ｓ１に備えられるスイッチングユニット２０と、上部空間Ｓ１に備えられ、スイッチングユニット２０の前方部又は後方部に配置されるエアギャップスイッチ（機械式スイッチ）４０と、スイッチングユニット２０の上部に配置される電気回路部３０と、筐体１０の下部空間Ｓ２に備えられ、スイッチングユニット２０の下部に結合されるヒートシンク５０と、前記下部空間Ｓ２に備えられ、筐体１０の前面部に配置される冷却ファン７０とを含む。

【0041】

筐体１０は、概略直方体の箱状に形成される。筐体１０は、外部との絶縁のために合成樹脂物などの絶縁材料で作製される。筐体１０は、内部構成要素を支持し、外部から保護する。

【0042】

筐体１０の内部は、上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２に分けられる２段構成からなる。

【0043】

筐体１０には、前面又は背面に通気孔が形成される。図３には、筐体の背面上部に第１通気孔１３が形成され、筐体１０の背面下部に第２通気孔１４が形成されたものを示す。また、筐体１０の前面下部には、第３通気孔１５が形成される。

【0044】

まず、上部空間Ｓ１に配置される構成要素について説明する。

【0045】

上部空間Ｓ１には、スイッチングユニット（switching unit）２０が配置される。スイッチングユニット２０は、電力半導体スイッチを含む。電力半導体スイッチとしては、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などが用いられる。

【0046】

電力半導体スイッチは、迅速な遮断が求められるシステムにおいて多く用いられる。一般的な機械式遮断器の遮断速度が数～数百ｍｓ程度であるのに対して、半導体遮断器の遮断速度は、数十μｓ程度であり、はるかに短い時間で電流を遮断することができる。

【0047】

よって、電流容量が大きい配電盤、事故電流の増加速度が速い直流システム、安定した電流供給及び遮断が求められるＥＳＳ（Energy Storage System）システムなどに用いられる。

【0048】

スイッチングユニット２０の上部には、電気回路部３０が設けられる。あるいは、スイッチングユニット２０が電気回路部３０の一部に設置されてもよい。

【0049】

電気回路部３０は、ゲートドライバ（gate driver）（図示せず）、制御器（controller）３３、スナバ（Snubber）３５、ＭＯＶ（Metal Oxide Varistor）３７、ＴＶＳ（Transient Voltage Suppressor）などから構成される。

【0050】

ゲートドライバは、スイッチングユニット２０が必要とする電圧を供給する。そのために、別途の電源回路と、電流バッファとを備える。ゲートドライバを駆動ドライバともいう。

【0051】

また、ゲートトライバは、高圧電力回路と低圧制御回路間の信号を電気的に絶縁して伝達する役割も果たす。よって、ゲートドライバは、半導体スイッチの駆動のために、より安全で高い信頼性をもたらす。

【0052】

制御器３３は、回路内の各部を接続して制御する。制御器３３は、電流センサ３２から受信した電流の大きさにより過電流又は事故電流を判断し、それに応じてスイッチングユニット２０とエアギャップスイッチ４０を作動させる。制御器３３は、第１ドライバ３４ａを介してエアギャップスイッチ４０を作動させ、第２ドライバ３４ｂを介してスイッチングユニット２０を作動させる（図５参照）。

【0053】

ここで、電流センサ３２は、主回路の一部に設置される。図５において、電流センサ３２は、丸数字１、丸数字２、丸数字３のどの位置に配置されてもよい。すなわち、電流センサ３２は、エアギャップスイッチ４０の前段もしくは後段、又はスイッチングユニット２０の前段もしくは後段に設置される。

【0054】

半導体遮断器においては、半導体のスイッチング時に発生する高電圧による損傷から半導体スイッチを保護するために、保護回路（Protection Circuit, Safety Circuit）又は保護素子（Safety Element）が用いられる。このような保護回路の例として、スナバ回路（Snubber Circuit）が挙げられる。通常、保護回路は、半導体遮断器においてスイッチング時に発生する電圧を低くすることにより半導体スイッチを保護する。

【0055】

スナバ回路の例として、コンデンサ（Ｃ）スナバ、抵抗－コンデンサ（ＲＣ）スナバ、充放電型（Charge-discharge type）抵抗－コンデンサ－ダイオード（ＲＣＤ）スナバ、放電阻止型（Discharge-suppressing type）スナバ回路などが挙げられる。

【0056】

また、システムによっては、保護素子としてＭＯＶ（Metal Oxide Varistor）３７をさらに備えることもある。ＭＯＶは、サージ（surge）保護用に用いる部品の一種であり、サージ電圧により半導体スイッチに生じる被害を防止するために回路の一部に用いられる。ＭＯＶは、亜鉛酸化物からなるバリスタであって、設定値以上の電位が発生すると電流が流れる過渡電圧抑制素子である。ＭＯＶ素子を用いると、回路内に別途にヒューズを設置する必要がなくなる。

【0057】

これらの保護回路又は保護素子は、電気回路部３０に着脱可能な保護モジュールとして設けられる。保護素子が保護モジュールとして独立して構成されると、メンテナンスが容易になる。すなわち、保護モジュールが故障した際に、保護モジュールのみ交換すればよい。

【0058】

また、エアギャップスイッチ４０が配置される。エアギャップスイッチ４０は、機械的スイッチである。エアギャップスイッチ４０は、固定接点と、可動接点とから構成される接点部を有する従来の形態の機械式スイッチからなる。エアギャップスイッチ４０は、通電時に可動接点が固定接点に接続され、遮断時に可動接点が固定接点から分離されて回路の接続を機械的に遮断する。直流電流には電流零点（0 point）がないので、回路に小電流が流れていると、むしろ電流の遮断が困難になることがあるが、そのような場合に電流を完全に遮断するためには、回路を機械的に遮断する必要がある。

【0059】

エアギャップスイッチ４０は、スイッチングユニット２０の前方部又は後方部に配置される。ここで、エアギャップスイッチ４０は、電源８０側に配置されることが好ましい。これは、遮断時に電源の近くで回路を分離することにより、遮断ユニット、他の構成要素、及び負荷９０を保護することができるからである。

【0060】

しかし、このようなエアギャップスイッチ４０の接点部においては、熱が多く発生する。よって、エアギャップスイッチ４０及びスイッチングユニット２０の熱を冷却する装置が必要である。

【0061】

スイッチングユニット２０及びエアギャップスイッチ４０の下部に、ヒートシンク５０が設けられる。ヒートシンク５０には、空冷式又は水冷式が用いられる。ヒートシンク５０は、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）など、熱伝導率に優れ、安価な材料で作製される。

【0062】

ヒートシンク５０は、多数のフィン（fin）を突出させ、空気との接触面積を増大させた形態に形成される。

【0063】

筐体１０の前面又は背面には、冷却ファン７０が備えられる。冷却ファン７０は、空気の流れを起こし、筐体内の構成要素が空気により冷却されるようにする。冷却ファン７０は、図８に示すように、筐体１０の内部から外部に空気が流れるようにして筐体１０の内部の熱が外部に放出されるようにするか、図９に示すように、筐体１０の外部から内部に空気が流れるようにして外部の冷たい空気が内部に流入するようにする。

【0064】

まず、図８の場合、すなわち筐体１０の内部から外部に空気が流れるように冷却ファン７０が作用する場合について説明する。下部空間Ｓ２には、筐体１０の背面に形成される第２通気孔１４から流入した空気がヒートシンク５０を経て、冷却ファン７０を介して流出する流れが形成される。

【0065】

上部空間Ｓ１には、筐体１０の背面に形成される第１通気孔１３から流入した空気がエアギャップスイッチ４０の周辺の空き空間を介して下部空間Ｓ２に移動し、その後冷却ファン７０を介して流出する流れが形成される。

【0066】

筐体１０の内部の熱は、ヒートシンク５０及び冷却ファン７０により筐体１０の外部に放出されるので、冷却効果が増大する。

【0067】

また、発熱量が多いエアギャップスイッチ４０は、冷却ファン７０により流入した空気によっても直接冷却されるので、冷却効果が増大する。

【0068】

次に、図９の場合、すなわち筐体１０の外部から内部に空気が流れるように冷却ファン７０が作用する場合について説明する。下部空間Ｓ２には、筐体１０の前面に形成される第３通気孔１５から流入した空気、又は冷却ファン７０により流入した空気がヒートシンク５０を経て、筐体１０の背面の第２通気孔１４から流出する流れが形成される。

【0069】

上部空間Ｓ１には、筐体１０の前面に形成される第３通気孔１５から流入した空気、又は冷却ファン７０により流入した空気がエアギャップスイッチ４０の周辺の空き空間を介して上部空間Ｓ１に移動し、その後筐体１０の背面に形成される第１通気孔１３から流出する流れが形成される。

【0070】

筐体１０の内部の熱は、ヒートシンク５０及び冷却ファン７０により筐体１０の外部から流入した空気によって放熱されるので、冷却効果が増大する。

【0071】

また、発熱量が多いエアギャップスイッチ４０は、冷却ファン７０により流入した空気によっても直接冷却されるので、冷却効果が増大する。

【0072】

＜第２実施形態＞
図６又は図７を参照して、本実施形態について説明する。本実施形態は、前述した実施形態の構成にベースプレート６０が追加される。追加された構成についての説明を除いて、前述した実施形態についての説明と同様である。

【0073】

ここでは、ベースプレート６０が設けられる。ベースプレート６０は、筐体１０の内部における上下の中間領域に配置される。よって、ベースプレート６０により、筐体の内部は、上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２に分けられる。

【0074】

上部空間Ｓ１には、スイッチングユニット２０、電気回路部３０、エアギャップスイッチ４０などが配置される。スイッチングユニット２０、電気回路部３０、エアギャップスイッチ４０は、ベースプレート６０の上部に着脱可能に設置される。例えば、スイッチングユニット２０、電気回路部３０、エアギャップスイッチ４０は、ベースプレート６０の上部に螺合される。

【0075】

ベースプレート６０は、平板で構成される。ベースプレート６０は、筐体に結合される。ベースプレート６０は、筐体の内部に結合される。

【0076】

図示していないが、応用可能な実施形態として、筐体１０は、ベースプレート６０の上部及び下部に別々に結合されるように、２つに分離される。すなわち、筐体は、ベースプレート６０の上部に結合される上部筐体と、ベースプレート６０の下部に結合される下部筐体に分けられる。

【0077】

ベースプレート６０は、アルミニウムなどの熱伝導率に優れる材質で作製される。よって、上部空間Ｓ１に配置されるスイッチングユニット２０やエアギャップスイッチ４０から発生する熱が下部空間Ｓ２に配置されるヒートシンク５０に伝達される熱伝達経路の役割を果たすと共に、上部空間Ｓ１に配置されるスイッチングユニット２０やエアギャップスイッチ４０から発生する熱を放出する役割も果たす。

【0078】

図７は上面図である。半導体遮断器を上から見ると、ベースプレート６０の広さは、スイッチングユニット２０やエアギャップスイッチ４０などの内部構成要素が占める面積より広く形成される。よって、ベースプレート６０は、スイッチングユニット２０やエアギャップスイッチ４０などの構成要素の前、後、左、右面からそれぞれ突出する。

【0079】

ベースプレート６０の下部には、ヒートシンク５０が結合される。ヒートシンク５０は、ベースプレート６０に着脱可能に結合される。例えば、ヒートシンク５０は、ベースプレート６０に螺合される。

【0080】

半導体遮断器の各構成要素がベースプレート６０の上部又は下部に着脱可能に結合されることにより、メンテナンスが容易になる。

【0081】

ベースプレート６０の周辺部には、上下通気孔１５が多数形成される。上から見ると、上下通気孔１５は、エアギャップスイッチ４０や冷却ファン７０などの構成要素の周辺に配置される。空気は、上下通気孔１５を介して上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２の間を流れる。

【0082】

一方、上下通気孔１５は、ベースプレート６０の前方部にのみ形成され、後方部には形成されない。ここで、前方部及び後方部とは、ベースプレート６０を長手方向の中間部を中心として分けられる前方部及び後方部を意味する。

【0083】

上下通気孔１５がベースプレート６０の前方部にのみ形成されるので、冷却ファン７０により上部空間Ｓ１に吸入された空気は前方に移動し、エアギャップスイッチ４０の周辺に沿って流れ、上下通気孔１５から下部空間Ｓ２に流れる。よって、エアギャップスイッチ４０を冷却する効果がさらに増大する。

【0084】

まず、図８の場合、すなわち筐体１０の内部から外部に空気が流れるように冷却ファン７０が作用する場合について説明する。下部空間Ｓ２には、筐体１０の背面に形成される第２通気孔１４から流入した空気がヒートシンク５０を経て、冷却ファン７０を介して流出する流れが形成される。

【0085】

上部空間Ｓ１には、筐体１０の背面に形成される第１通気孔１３から流入した空気が前方のエアギャップスイッチ４０の周辺に引き込まれ、エアギャップスイッチ４０の周辺の上下通気孔１５から下部空間Ｓ２に移動し、その後冷却ファン７０を介して流出する流れが形成される。

【0086】

筐体１０の内部の熱は、ヒートシンク５０及び冷却ファン７０により筐体１０の外部に放出されるので、冷却効果が増大する。

【0087】

また、発熱量が多いエアギャップスイッチ４０は、冷却ファン７０により流入した空気によっても直接冷却されるので、冷却効果が増大する。

【0088】

次に、図９の場合、すなわち筐体１０の外部から内部に空気が流れるように冷却ファン７０が作用する場合について説明する。下部空間Ｓ２には、筐体１０の前面に形成される第３通気孔１５から流入した空気、又は冷却ファン７０により流入した空気がヒートシンク５０を経て、筐体１０の背面の第２通気孔１４から流出する流れが形成される。

【0089】

上部空間Ｓ１には、筐体１０の前面に形成される第３通気孔１５から流入した空気、又は冷却ファン７０により流入した空気がエアギャップスイッチ４０周辺の上下通気孔１５から上部空間Ｓ１に移動し、その後筐体１０の背面に形成される第１通気孔１３から流出する流れが形成される。

【0090】

筐体１０の内部の熱は、ヒートシンク５０及び冷却ファン７０により筐体１０の外部から流入した空気によって放熱されるので、冷却効果が増大する。

【0091】

また、発熱量が多いエアギャップスイッチ４０は、冷却ファン７０により流入した空気によっても直接冷却されるので、冷却効果が増大する。

【0092】

本発明の一実施形態による半導体遮断器によれば、スイッチングユニットとエアギャップスイッチの下部にはヒートシンクが備えられ、さらに冷却ファンが備えられるので、冷却効果が大きい。

【0093】

ここで、筐体にはベースプレートが備えられて上部空間と下部空間に分けられ、内部構成要素を２段に配置するので、上から見て占める面積が減少する。

【0094】

また、スイッチングユニットとエアギャップスイッチは上部空間に配置され、ヒートシンクと冷却ファンは下部空間に配置されるので、占有空間が効率的に区分される。

【0095】

さらに、ベースプレートには上下通気孔が多数形成され、上部空間に流れる空気と下部空間に流れる空気が交流するので、冷却効果が増大する。

【0096】

さらに、上下通気孔がベースプレートの前方部にのみ形成され、エアギャップスイッチが配置される前方部に空気が流れるので、冷却効果がさらに増大する。

【0097】

さらに、スイッチングユニットとエアギャップスイッチはベースプレートの上部に着脱可能に設置され、ヒートシンクと冷却ファンはベースプレートの下部に着脱可能に設置されるので、メンテナンスが容易である。

【0098】

前述した実施形態は本発明を実施する例であり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な変更及び変形が可能であろう。よって、本発明に開示される実施形態は、本発明の技術思想を説明するものであり、本発明の技術思想の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の保護範囲は請求の範囲により解釈されるべきであり、それと均等の範囲内にあるあらゆる技術思想は本発明に含まれるものと解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】