(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却部材の流路の断面積と冷却液の流量を低減させても冷却性能が得られ、しかも小型化を図ることのできるインバータの冷却装置を提供する。【解決手段】基板２と、この基板２に実装された半導体１と熱拡散板３と、この熱拡散板３に接続され冷却液が流れる第１冷却部材４と、半導体１および基板２を第１冷却部材４とによって挟み込むようにその半導体２に接続され且つ内部に冷却液が流れる第２冷却部材５と、第１，第２冷却部材４，５に冷却液を送り込むポンプ６と、第１，第２冷却部材４，５から排出される冷却液の熱を外部へ放熱する放熱器７とを備え、熱拡散板３と第１冷却部材４とが熱的に接触する接触面積を半導体１と第２冷却部材５とが熱的に接触する接触面積よりも大きく設定し、前記モータの高負荷時に、第２冷却部材５の冷却液の温度が飽和温度以下であって、且つ、第２冷却部材５の伝熱壁温が冷却液の沸騰温度となるようにする。【選択図】図３
2010206892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを制御するインバータにおいて、該インバータは、基板と、この基板の一方の面上に実装された半導体とを備え、前記基板の他方の面に当接された熱拡散板と、この熱拡散板に熱的に接続され且つ内部に冷却液が通流される第１冷却部材と、前記半導体および基板を前記第１冷却部材とによって挟み込むようにその半導体に熱的に接続され且つ内部に冷却液が通流される第２冷却部材と、前記第１，第２冷却部材に冷却液を送り込む冷却液送出手段と、前記第１，第２冷却部材から排出される冷却液の熱を外部へ放熱する放熱手段とを備えたインバータの冷却装置であって、
前記熱拡散板と第１冷却部材とが熱的に接触する接触面積を前記半導体と第２冷却部材とが熱的に接触する接触面積よりも大きく設定し、
前記モータの高負荷時に、前記第２冷却部材の冷却液の温度が飽和温度以下であって、且つ、第２冷却部材の伝熱壁温が冷却液の沸騰温度となることを特徴とするインバータの冷却装置。
【請求項２】
第２冷却部材の冷却液の温度を検出する温度センサと、
この温度センサが検出する温度に基づいて前記冷却液送出手段を制御する制御装置とを設け、
この制御装置は、第２冷却部材の冷却液の温度が飽和温度を越えないように前記冷却液送出手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のインバータの冷却装置。
【請求項３】
第１，第２冷却部材を通流する冷却液の最低流量は、第１，第２冷却部材から排出される冷却液の温度が飽和温度に達しない流量以上に設定されていることを特徴とする請求項２に記載のインバータの冷却装置。
【請求項４】
前記第１，第２冷却部材を複数有し、
前記冷却液送出手段で加圧された冷却液を貯留する高圧ヘッダ部と、
前記複数の第１，第２冷却部材を通過した低圧の冷却液を貯留する低圧ヘッダ部とを設け、
前記高圧ヘッダ部の冷却液を前記複数の第１，第２冷却部材に通流させて複数の半導体を冷却することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のインバータの冷却装置。
【請求項５】
請求項１に記載のインバータの冷却装置であって、前記第１冷却部材は、前記熱拡散板が当接される壁に沿って形成された少なくも１.５往復する流路を内部に有し、その流路のうちの中央の第１流路に沿って前記半導体を複数配置し、
前記第２冷却部材は複数設けられ、
各第２冷却部材は、第１流路の上流側の第２流路から第１流路の下流側の第３流路へ冷却液を流すことを特徴とするインバータの冷却装置。
【請求項６】
前記半導体と第２冷却部材との間に熱伝導性のクッション材を配置したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載のインバータの冷却装置。
【請求項７】
前記基板と第２冷却部材との間に、冷却液が沸騰を開始する第２冷却部材の伝熱壁温の近傍に相変化点を持つ蓄熱材を封入したこと特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載のインバータの冷却装置。
【請求項８】
前記複数の半導体間の温度分布を均一にする熱伝導部材を、複数の半導体と複数の第２冷却部材との間に介在させたことを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか１つに記載のインバータの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自動車の走行用のモータを制御するインバータの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インバータを構成する半導体を冷却するインバータの冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかるインバータの冷却装置は、基板とこの基板にハンダ付けされた半導体素子とを有する半導体モジュールの両面に冷却チューブを配設し、半導体モジュールと冷却チューブとの間に複合被膜とグリスとを介在させて、半導体素子で発生する熱を冷却チューブで効率よく吸収できるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６５３７９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、このような冷却装置にあっては、冷却チューブ（冷却部材）に通流する冷却液の流量を確保しなければ冷却性能が得られない。このため、冷却部材の流路の断面積を大きくしなければならず、冷却部材が大型化してしまい、冷却装置の小型化を図ることができないという問題があった。
【０００６】
この発明は、冷却部材の流路の断面積と冷却液の流量を低減させても冷却性能が得られ、しかも小型化を図ることのできるインバータの冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、モータを制御するインバータにおいて、該インバータは、基板と、この基板の一方の面上に搭載された半導体とを備え、前記基板の他方の面に当接された熱拡散板と、この熱拡散板に熱的に接続され且つ内部に冷却液が流通される第１冷却部材と、前記半導体および基板を前記第１冷却部材とによって挟み込むようにその半導体に熱的に接続され且つ内部に冷却液が流通される第２冷却部材と、前記第１，第２冷却部材に冷却液を送り込む冷却液送出手段と、前記第１，第２冷却手段から排出される冷却液の熱を外部へ放熱する放熱手段とを備える。
【０００８】
このインバータの冷却装置において、前記熱拡散板と第１冷却部材とが熱的に接触する接触面積を前記半導体と第２冷却部材とが熱的に接触する接触面積よりも大きく設定する。
【０００９】
そして、前記モータの高負荷時に、前記第２冷却部材の冷却液の温度が飽和温度以下であって、且つ、第２冷却部材の伝熱壁温が冷却液の沸騰温度にさせる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、冷却部材の流路の断面積と冷却液の流量を低減させても冷却性能が得られ、冷却装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】壁面加熱度と熱流束との関係を示したグラフである。
【図２】循環流量と熱伝達係数との関係を示したグラフである。
【図３】この発明に係るインバータの冷却装置の第１実施例の構成を概念的に示した説明図である。
【図４】第２実施例の冷却装置の構成を概念的に示した説明図である。
【図５】第３実施例の冷却装置の構成を概念的に示した説明図である。
【図６Ａ】第４実施例の冷却装置の構成を概念的に示した説明図である。
【図６Ｂ】半導体の配置位置を示した説明図である。
【図６Ｃ】第１冷却部材内の流路を示す説明図である。
【図７】第５実施例の冷却装置の構成を概念的に示した概略説明図である。
【図８】第６実施例の冷却装置の構成を概念的に示した概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明に係るインバータの冷却装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１３】
［原理］
まず、強制対流とサブクール沸騰の関係について図１を基に説明する。図は横軸に伝熱壁の壁面過熱度、縦軸に熱流束をとっている。
【００１４】
壁面過熱度は冷媒の飽和温度と壁温との差であり、本実施例で冷媒として水を用いれば、系内が大気圧とすると、飽和温度は１００℃であり、壁温が仮に１１０℃とすると、壁面過熱度は１０℃となる。
【００１５】
図中の直線イは、冷媒温度一定の基で冷媒を強制循環させて対流熱伝達冷却をした場合の壁面過熱度と熱流束の関係を示す。ここで、壁面過熱度が増大しても沸騰は発生しないと仮定している。
【００１６】
単位面積当たりの伝熱量である熱流束は、壁面過熱度が上昇すれば、壁温も上昇していることになるので、線形に増大していく。一方、冷媒の循環をせずに冷媒を貯留させた場合の壁面過熱度と熱流束の関係は図中のグラフ（ロ）に示す通りとなる。すなわち、壁面過熱度が小さい領域では、熱流束が極めて小さいが、壁面過熱度が沸騰開始点を越えると、伝熱壁での沸騰が開始し、そこでの蒸気泡の攪拌効果によって、熱流束が急激に増大して、沸騰しないと仮定した場合の対流熱伝達のグラフ（イ）を越える。
【００１７】
更に過熱度が増大すると、伝熱壁面上の蒸気泡が合体して膜状（膜沸騰）となり、大きな熱抵抗となるので、熱流束が大幅に低下する。
【００１８】
実際には強制対流を行わせつつ、伝熱壁の壁面過熱度を増大させていくと、図中のグラフ（ハ）に示す通りとなる。すなわち、壁面過熱度が小さい領域では、対流熱伝達のグラフ（イ）と同一であり、対流熱伝達支配領域（A）であるが、過熱度が沸騰開始点を越えると、熱伝達が徐々に増大して沸騰熱伝達カーブのグラフ（ロ）に漸近し、沸騰熱伝達支配領域（B）となる。
【００１９】
上記対流熱伝達支配領域（A）と沸騰熱伝達支配領域（B）における熱伝達係数と循環流量の関係を図２に示す。対流熱伝達支配領域（A）においては、循環流量が低下するにしたがって熱伝達係数も低下するが、沸騰熱伝達支配領域（B）になると、循環流量が低下しても熱伝達は沸騰熱伝達の値を維持する。
【００２０】
すなわち、沸騰熱伝達支配領域（B）を使用すれば、同じ熱伝達係数を得るのに流量を大幅に低減することができ、ひいては流路面積を縮小することができる。
［第１実施例］
次に、図３に基づいて第１実施例のインバータの冷却装置の構成を説明する（請求項１に対応）。
【００２１】
図３に示す１はインバータを構成する半導体（熱源）であり、この半導体１は配線（図示せず）を備えた基板２に実装されている。なお、インバータは車両用の走行用のモータ（図示せず）を駆動させるものである。
【００２２】
基板２の裏面（図３において左側面）には、基板２より大きい面積の熱拡散板３が当接されている。この熱拡散板３は熱拡散と絶縁の役目を持つ。この熱拡散板３は第１冷却部材４に当接されている。そして、半導体１と基板２と熱拡散板３とで半導体モジュールＭが構成されている。
【００２３】
この半導体モジュールＭは、第１，第２冷却部材４，５によって挟持されている。
【００２４】
第１冷却部材４の内部には断面積の大きい流路４Ｒが形成されており、この流路４Ｒの右側（図３において）を形成する側壁部４ｄが平板状に形成され、この側壁部４ｄの外面に熱拡散板３が当接（熱的に接触）している。また、第１冷却部材４には、冷却液を流路４Ｒへ導入する入口４ａと、冷却液を流路４Ｒから外部へ排出する出口４ｂが設けられている。
【００２５】
第２冷却部材５の内部には、第１冷却部材４の流路４Ｒの断面積より小さい流路５Ｒが形成されており、この流路５Ｒの左側（図３において）を形成する側壁部５ｄが平板状に形成され、この側壁部５ｄの外面に半導体モジュールＭの半導体１が当接（熱的に接触）している。そして、第１冷却部材４の側壁部４ｄに当接している熱拡散板３の面積（側壁部４ｄの当接面積）が、第２冷却部材５の側壁部５ｄに当接する半導体１の面積（側壁部５ｄの当接面積）より大きく設定されている。
【００２６】
また、第２冷却部材５には、冷却液を流路５Ｒへ導入する入口５ａと、冷却液を流路５Ｒから外部へ排出する出口５ｂが設けられている。
【００２７】
第１，第２冷却部材４，５の入口４ａ，５ａは上流管Ｌ１に接続され、この上流管Ｌ１は貯留タンク９に接続されている。貯留タンク９の上壁部９Ａには通気孔１０が設けられており、貯留タンク９内は大気圧となっている。また、上流管Ｌ１にはポンプ（冷却液送出手段）６が設けられており、このポンプ６によって貯留タンク９内の冷却液を上流管Ｌ１から第１，第２冷却部材４，５内の流路４Ｒ，５Ｒ内へ通流させるようになっている。
【００２８】
第１，第２冷却部材４，５の出口４ｂ，５ｂは下流管Ｌ２に接続され、この下流管Ｌ２は貯留タンク９に接続されている。これにより、第１，第２冷却部材４，５の流路４Ｒ，５Ｒを通流した冷却液は下流管Ｌ２を介して貯留タンク９へ循環するこになる。
【００２９】
下流管Ｌ２の途中には、放熱器（放熱手段）７が設けられており、この放熱器７に風を送る冷却ファン８が設けられている。
【００３０】
また、第１，第２冷却部材４，５の入口４ａ，５ａ近傍の上流管Ｌ１には冷却液の温度を検出する温度センサ１１が設けられている。この温度センサ１１が検出する温度に基づいてコントロールユニット１２がポンプ６と冷却ファン８を制御するようになっている。
【００３１】
そして、第１，第２冷却部材４，５とポンプ６と放熱器７と温度センサ１１とコントロールユニット１２等とでインバータの冷却装置が構成されている。
［作  用］
次に、上記のように構成されるインバータの冷却装置の動作について説明する。
【００３２】
インバータが動作して図示しない走行用のモータが駆動されると、つまり半導体１に電流が流れると半導体１に熱が発生し、この熱が基板２および熱拡散板３を介して第１冷却部材４の側壁部４ｄに伝達し、この側壁部４ｄの温度が上昇していく。また、半導体１で発生した熱は第２冷却部材５の側壁部５ｄに伝達し、この側壁部５ｄの温度が上昇していく。
【００３３】
一方、コントロールユニット１２は、ポンプ６および冷却ファン８を駆動し、ポンプ６の駆動により貯留タンク９内の冷却液が第１，第２冷却部材４，５内へ供給されていく。第１，第２冷却部材４，５内へ供給された冷却液は温度上昇した第１，第２冷却部材４，５の側壁部４ｄ，５ｄから熱を吸収して下流管Ｌ２へ送り込まれていく。下流管Ｌ２へ送り込まれた冷却液は放熱器７を通り、ここで冷却液の熱が外部へ放熱されて貯留タンク９へ循環していく。
【００３４】
このように、冷却液が循環することにより半導体１の冷却が行われることになる。
【００３５】
ところで、半導体１に直接的に熱的に接続された第２冷却部材５においては、熱源である半導体１との熱抵抗が小さくできるとともに、熱拡散があまり行われないため、狭い伝熱面積で高い壁温となっている。このため、走行用のモータの高負荷時に伝熱壁過熱度が図１で示した沸騰開始点を越えるように設定することが可能となる。
【００３６】
コントロールユニット１２は、温度センサ１１が検出する冷却液の温度に基づいて、第２冷却部材５へ供給される冷却液の温度が飽和温度を越えないように、すなわち飽和温度以下となるようにポンプ６および冷却ファン８を制御する。このため、第２冷却部材５内部では強制対流サブクール沸騰冷却が行われることになる。
【００３７】
この状態を成立させるためには、下式が成立するように、第２冷却部材５内の伝熱面積および半導体１から第２冷却部材５に至る熱通過係数を設定すればよい。
【００３８】
Qmax ＝ K・(Tｊ−Tｗ) = α・(Tｗ−Tｃ)・A                （ａ）
壁面過熱度＝Tw−Tsat ＞ 沸騰開始過熱度                （ｂ）
ただし、
Qmax：最大熱負荷時の半導体発熱量[W]…車両要求から決定される。
【００３９】
K：半導体〜第２冷却部材５の側壁部５ｄまでの熱通過係数[W/K]
Tj：半導体許容温度[℃]…半導体仕様から決定される。
【００４０】
Tw：第２冷却部材５内の冷却液（冷媒）側伝熱壁壁温[℃]
α：冷媒側熱伝達係数[W/m2K]…循環流量で決定される。
【００４１】
Tc：冷却液（冷媒温度）[℃]…温度センサ１１の制御温度で決定される。
【００４２】
A：第２冷却部材５の冷却液（冷媒）側の伝熱壁面積[ｍ2]（半導体１に接          触している部分の面積）
Tsat：冷却液（冷媒）飽和温度[℃]…冷却液（冷媒）の種類と系内圧で決定          される。
【００４３】
上記Tw、K、Aが未知数（設定すべき値）であり、上記式（ａ）より、与えられたQmaxにおいて、Tjが仕様値を満足するように、熱通過係数Kと伝熱面積Aの関係を定義し、その際Twが（ｂ）式を満足するようなKとAの組み合わせを選ぶことになる。  半導体１に略直接的に熱的に接続されたため、熱通過係数Kは大きなものとなる一方、熱拡散効果は得られにくいため、伝熱面積Ａは小さくなる。すなわち、壁温Twを高くして冷媒温度Tcとの温度差を大きくすると共に、大きな熱伝達係数αが必要になってくるので、強制対流サブクール沸騰冷却が適している。
【００４４】
一方、第１冷却部材４において、半導体１には電源や制御信号のために基板２が必須であり、この基板２が介在される第１冷却部材４の右側壁部（伝熱壁）４ｄの壁温は低温となるが、基板２における熱拡散効果によって伝熱面積を増大させて冷却性能を確保する。
【００４５】
このことは、前記（ａ）、（ｂ）式において、熱通過係数Ｌが小さく、伝熱面積Ａが大きく、Ｔｗ（第一冷却部材の伝熱壁壁温）が冷却液温度（冷媒温度）に近いことになり、このためサブクール沸騰にはいたらず、大きい伝熱面積で強制対流で冷却を行う方が適していることを示している。
【００４６】
この第１実施例によれば、下記の効果を有する。
（１）第１冷却部材４では対流熱伝達を行い、第２冷却部材５では対流サブクール沸騰熱伝達を行うものであるから、十分な冷却性能が得られるとともに全体の循環流量をほとんど増加させずに第２冷却部材５の小型化を図ることができる。
（２）図２で示したとおり、同じ熱伝達係数を得ようとした場合、強制対流サブクール沸騰冷却が行われている第２冷却部材５へ供給される冷却液の流量は、強制対流冷却に必要な冷却液の流量よりも大幅に少なくて済み、このため、第２冷却部材５の流路断面積を小さくすることができる。すなわち、第２冷却部材５の流路の断面積と冷却液の流量を低減させても冷却性能が得られ、冷却装置の小型軽量化を図ることができる。
（３）第１冷却部材４は循環流量を確保するので、放熱器７の要求サイズを大きくする必要はない。このため、冷却装置の小型軽量化をさらに図ることができる。
［第２実施例］
図４は、第２実施例のインバータの冷却装置の構成を示す（請求項２および請求項３に対応）。この第２実施例では、第２冷却部材５の出口５ｂに温度センサ１３を設け、温度センサ１１と温度センサ１３が検出する温度に基づいて、コントロールユニット１２がポンプ６と冷却ファン８を制御するようにしたものである。
【００４７】
すなわち、ポンプ６による送液量は、第１冷却部材４で要求される循環流量を最小値とし、温度センサ１３が検出する冷却液の温度が飽和温度を越えないように、コントロールユニット１２がポンプ６と冷却ファン８を制御するようにしたものである。
【００４８】
第２冷却部材５内の冷却液は半導体１からの熱を受けて温度が上昇する。仮にこれが飽和温度を越えると、発生した蒸気が凝縮できずに残り、第２冷却部材５の側壁部（伝熱壁）５ｄと冷却液との間の熱抵抗になって放熱性能が低下してしまう虞れがある。そこで、上記の通り飽和温度を越えないように制御することによって、第２冷却部材５内の冷却液の温度を飽和温度以下にさせ、発生した蒸気は周囲の過冷却された冷却液に熱を吸収されて凝縮するいわゆるサブクール沸騰を確実なものにすることができる。このため、第２冷却部材５の容積を更に小さくすることができる。
【００４９】
第２実施例によれば、第１実施例の効果の他に下記の効果を有する。
（１）温度センサ１３が検出する冷却液の温度が飽和温度を越えないように、すなわち膜沸騰が開始する過熱度以下となるように、ポンプ６によって第２冷却部材５の循環流量を制御するので、第２冷却部材５内で確実にサブクール沸騰状態を維持することができる。
（２）また、第１，第２冷却部材４，５を通流する冷却液の最低流量は、出口４ｂ，５ｂから流出される冷却液の温度が飽和温度となる流量以上とするので、サブクール沸騰を最小の循環流量で確保することができる。
（３）最小の循環流量で第２冷却部材５内の冷却液の温度を確実に飽和温度以下にさせることができるので、第２冷却部材５の容積を更に小さくすることができ、第１実施例のものよりさらに冷却装置の小型軽量化を図ることができる。
［第３実施例］
図５は、第３実施例のインバータの冷却装置の構成を示す（請求項４に対応）。この第３実施例のインバータの冷却装置は、冷却液の流速を落として静圧状態にする入口圧力ヘッダ１４と出口圧力ヘッダ１５を設け、この入口圧力ヘッダ１４と出口圧力ヘッダ１５との間に第１冷却部材４および第２冷却部材５の組みを複数並列接続して、複数の半導体モジュールＭを冷却するようにしたものである。
【００５０】
この第３実施例によれば、ポンプ６から送られてくる冷却液の流速が入口圧力ヘッダ１４内で落とされて静圧状態となり、同様に複数の第１冷却部材４および第２冷却部材５から出口圧力ヘッダ１５へ入る冷却液の流速も落とされて出口圧力ヘッダ１５内では比較的定圧の静圧状態となる。このため、入口圧力ヘッダ１４と出口圧力ヘッダ１５間の場所による圧力差は少なく、複数ある第２冷却部材５の入口５ａと出口５ｂの圧力差、すなわち冷却液の循環流量を均等に保つことができる。
【００５１】
この第３実施例では、上述のように第２冷却部材５の冷却液の循環流量を小さくすることができるが、この第２冷却部材５の循環流量は入口５ａと出口５ｂの圧力差で決定され、その圧力差にバラツキがあると、場所によって循環流量が不足してしまい、この場合、冷却液の温度が飽和温度を越えてしまう虞があり、これを解消するようにしたものである。すなわち、全ての第２冷却部材５での循環流量が不足することがない。
【００５２】
第３実施例によれば、第１実施例の効果の他に下記の効果を有する。
（１）入口圧力ヘッダ１４および出口圧力ヘッダ１５を設けたので、全ての第２冷却部材５での循環流量が不足することがない。
（２）複数の半導体１を冷却することができる。
（３）入口圧力ヘッダ１４と出口圧力ヘッダ１５との間に複数の第１，２冷却部材４，５を複数並列接続したものであるから、複数の第２冷却部材５に均等に冷却液を循環させることができ、圧力差のバラツキによっていずれかの第２冷却部材５の冷却液の温度が飽和温度を越えてしまうことを防止することができる。
［第４実施例］
図６Ａないし図６Ｃは、第４実施例のインバータの冷却装置の構成を示す（請求項５および請求項６に対応）。
【００５３】
この第４実施例のインバータの冷却装置は、筐体状に形成された第１冷却部材１０４内に２つの壁１０４Ａ，１０４Ｂを形成して３つの流路２０〜２２を並設したものであり、流路（流出通路）２０の一端に下流管Ｌ２が接続され、流路２０の他端と流路（主冷却通路）２１の他端とが連通され、流路２１の一端と流路（流入通路）２２の一端とが連通され、流路２２の他端に上流管Ｌ１が接続されている。
【００５４】
第１冷却部材１０４内には３つの流路２０〜２２によって１.５往復する流路が形成されている。そして、ポンプ６から送り込まれる冷却液は図６Ｃの矢印に示す方向へ流れていくことになる。
【００５５】
第１冷却部材１０４の各流路２０〜２１の断面積および長さはほぼ同一であり、流れ方向の圧力勾配もほぼ同一なるように設定されている。
【００５６】
第１冷却部材１０４の流路２１の上に沿って半導体１が位置するように３つの半導体モジュールＭが配置されている。各半導体モジュールＭの熱拡散板３は、図６Ａに示すように流路２０〜２２上に亘って配置されている。
【００５７】
また、各半導体モジュールＭ１〜Ｍ３の上（図６Ａにおいて）には、第２冷却部材５が配置され、熱伝導性と可鍛性を併せ持つクッション材１６を介して半導体１に当接している。各第２冷却部材５の入口５ａ（図３参照）は入口管１８によって流路２２に連通し、出口５ｂ（図３参照）は出口管１７によって流路２０に連通されている。各出口管１７および入口管１８は、Ｏリングなどの可鍛性シール材１９を介して第１冷却部材１０４の流路２０，２２に接続されている。
【００５８】
このように構成されることによって、まず第２冷却部材５の組付け時には、可鍛性シール材１９の弾性変形と共に、クッション材１６も弾性変形することによって、第２冷却部材５に熱的に確実に接触させることができるとともに、該クッション材１６の厚さを管理することにより、半導体１から第２冷却部材５にいたる前記熱通過係数Kを所要の値に管理することができる。
【００５９】
この第４実施例では、半導体１直下の流路２１を主冷却通路として、強制対流による半導体１の冷却を主に受け持ち、その両側の流路である流入通路２２および流出通路２０は、半導体１の冷却を副次的に行う。
【００６０】
また、上記流入通路２２の流れ方向圧力勾配と流出通路２０の流れ方向圧力勾配が略同じであることを利用して、第２冷却部材５の前後の差圧が均等になるように、入口管１８と出口管１７の取り付け位置を設定することができる。これにより、第２冷却部材５の循環流量を複数の半導体１に対して均等に設定できる。  また、前記実施例３では外部に入口圧力ヘッダ１４と出口圧力ヘッダ１５が必要であったが、この第４実施例では、第１冷却部材１０４内に包含されているので、全体サイズを小さくすることができる。
【００６１】
なお、この実施例では１.５往復する流路を形成したが、２.５往復や３.５往復などする流路を形成してもよい。
【００６２】
第４実施例によれば、第３実施例の効果の他に下記の効果を有する。
（１）第１冷却部材１０４の主冷却通路２１の両側に流入通路２２と流出通路２０を設けたので、実施例３のように外部に入口圧力ヘッダ１４と出口圧力ヘッダ１５を設ける必要がなく、このため、冷却装置の全体サイズを小さくすることができる。
（２）半導体１と第２冷却部材５との間に、熱伝導性と可鍛性を併せ持つクッション材１６を介在させたので、半導体１に第２冷却部材５を確実にクッション材１６を介して熱接触させることができる。
（３）クッション材１６の厚さを管理することにより、半導体１から第２冷却部材５にいたる熱通過係数Kを所要の値に管理することができる。
［第５実施例］
図７は、第５実施例のインバータの冷却装置の構成を示す（請求項７に対応）。この第５実施例のインバータの冷却装置は、半導体１の周囲や基板２や熱拡散板３の周囲に、相変化などにより一定の温度で熱を吸収・放出する機能がある蓄熱材２３を封入したものである。
【００６３】
蓄熱材２３は、第２冷却部材５にも熱的に接続されており、相変化温度は第２冷却部材５内での沸騰開始過熱度に相当する壁温以上であり、膜沸騰開始温度以下に設定されている。
【００６４】
第５実施例によれば、第１実施例の効果の他に下記の効果を有する。
（１）半導体１等の周囲に蓄熱材２３を封入したものであるから、これにより、何らかの理由で第２冷却部材５内で冷却不良となって膜沸騰に移行する危険が発生したときも、蓄熱材２３が相変化して吸熱してくれるため、膜沸騰に移行する過熱度までの上昇を抑制することができる。すなわち、第２冷却部材をサブクール沸騰に適した壁面過熱度に維持させることができる。
［第６実施例］
図８は、第６実施例のインバータの冷却装置の構成を示す（請求項８に対応）。この第６実施例のインバータの冷却装置は、第１，第２冷却部材４，５が複数配置され、各第１，第２冷却部材４，５で冷却される半導体モジュールＭの半導体１と各第２冷却部材５との間に高い熱伝導率を持つ１つの熱伝導部材２４を介在させたものである。
【００６５】
第６実施例によれば、第１実施例の効果の他に下記の効果を有する。
（１）この熱伝導部材２４により、複数の第２冷却部材５のうちのいずれかが冷却不良で膜沸騰に移行しようとしても、隣の第２冷却部材５へ熱が移動するのでその膜沸騰への移行を防ぐことができ、複数の半導体１の全てを均一に冷却することができる。
【００６６】
以上、インバータの冷却装置の実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６７】
例えば、第１実施例ないし第３実施例の半導体１と第２冷却部材５との間にクッション材１６を介在させてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１  半導体
２  基板
３  熱拡散板
４  第１冷却部材
５  第２冷却部材
６  ポンプ
７  放熱器
８  冷却ファン
９  貯留タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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