(57)【要約】  冷却器２０は、電力変換装置８０を冷却するための冷却器である。冷却器２０は、ケース９０及び放熱板１０を備える。ケース９０は、開口部９１を有し、冷却媒体が流れ込む流入口９３及び冷却媒体が流れ出る流出口９５が設けられ、箱状を成している。放熱板１０は、ケース９０の開口部９１に取り付けられ、平板部１１、柱状フィン１２及び中間フィン１４を有する。平板部１１の一方主面Ｓ１は、冷却媒体と接触する。柱状フィン１２は、平板部１１の一方主面Ｓ１に設けられている。中間フィン１４は、流入口９３から流出口９５に向かう流動方向Ｆにおいて隣り合う柱状フィン１２を連結している。
2019176620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置を冷却するための冷却器であって、
開口部を有し、冷却媒体が流れ込む流入口及び前記冷却媒体が流れ出る流出口が設けられた箱状のケースと、
一方主面が前記冷却媒体と接触する平板部、前記平板部の前記一方主面に複数設けられた柱状フィン、及び前記流入口から前記流出口に向かう流動方向において隣り合う前記柱状フィンを連結する中間フィンを有し、前記開口部に取り付けられる放熱板と、
を備える、冷却器。
【請求項２】
前記柱状フィンは、前記一方主面と直交する方向から見たとき、千鳥状に配置されている、請求項１に記載の冷却器。
【請求項３】
前記中間フィンは、複数存在し、
前記一方主面と直交する高さ方向において、高さの異なる前記中間フィンが存在する、請求項１又は請求項２に記載の冷却器。
【請求項４】
前記中間フィンの高さは、前記流動方向において上流側から下流側に向かうにしたがって高くなる、請求項３に記載の冷却器。
【請求項５】
前記柱状フィンの材料は、前記中間フィンの材料と異なる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷却器。
【請求項６】
前記柱状フィンの形状は、円柱状である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷却器。
【請求項７】
前記中間フィンの前記冷却媒体と接触する面には凹凸が形成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の冷却器。
【請求項８】
前記一方主面と直交する高さ方向において、前記中間フィンの高さは、前記柱状フィンの高さと同じである、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷却器。
【請求項９】
電力変換を行う電力変換装置と、
前記電力変換装置が一方の面に配置される第１板状部材と、
前記第１板状部材の他方の面と対向して配置された第２板状部材と、
前記第１板状部材と前記第２板状部材との間に形成され、前記電力変換装置を冷却する第１冷却媒体が流動する冷却媒体流路と、
前記冷却媒体流路に設けられ、前記第１板状部材から前記第２板状部材に向かって延びた複数の第１中実フィンと、
前記冷却媒体流路に設けられ、前記複数の第１中実フィンのうち前記第１冷却媒体の流動方向で隣り合う２つの第１中実フィン同士を接続する第２中実フィンと、
を備える電力変換装置ユニット。
【請求項１０】
前記第２中実フィンは、平板状の形状を有するブレードフィンである請求項９に記載の電力変換装置ユニット。
【請求項１１】
前記複数の第１中実フィンのそれぞれは、半円状又は扇形状の平面形状を有する複数の部分柱状フィンが組み合わされた円柱状の形状を有している請求項９又は請求項１０に記載の電力変換装置ユニット。
【請求項１２】
前記複数の第１中実フィンのそれぞれは、前記第１板状部材及び前記第２板状部材の双方に接触している請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の電力変換装置ユニット。
【請求項１３】
前記第２中実フィンは複数設けられており、
互いに高さの異なる前記第２中実フィンが存在する請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の電力変換装置ユニット。
【請求項１４】
前記第２中実フィンの表面には凹凸が形成されている請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載の電力変換装置ユニット。
【請求項１５】
前記第１冷却媒体の流動方向に直交する方向における前記複数の第１中実フィンのそれぞれの幅をＲとし、前記第１冷却媒体の流動方向に直交する方向における前記第２中実フィンの幅をｔとしたとき、
Ｒ／ｔ＞１の関係が満たされる請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載の電力変換装置ユニット。
【請求項１６】
前記冷却媒体流路に設けられ、前記第１板状部材に沿って前記第１冷却媒体の流動方向と交差する方向に延び、少なくとも前記第１中実フィンに接続される第３中実フィンと、
前記冷却媒体流路に設けられ、前記第２板状部材に沿って前記第１冷却媒体の流動方向と交差する方向に延び、少なくとも前記第１中実フィンに接続される第４中実フィンと、
をさらに備え、
前記第３中実フィン及び前記第４中実フィンは、前記第１冷却媒体の流動方向において交互に設けられている請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載の電力変換装置ユニット。
【請求項１７】
前記第３中実フィン及び前記第４中実フィンのそれぞれは、平板状の形状を有するブレードフィンである請求項１６に記載の電力変換装置ユニット。
【請求項１８】
前記第３中実フィンは、前記第１板状部材に接触しているとともに、隙間を介して前記第２板状部材と対向しており、
前記第４中実フィンは、前記第２板状部材に接触しているとともに、隙間を介して前記第１板状部材と対向している請求項１６又は請求項１７に記載の電力変換装置ユニット。
【請求項１９】
請求項９から請求項１８のいずれか１項に記載の電力変換装置ユニットを有し前記第１冷却媒体を循環させて前記電力変換装置を冷却する第１冷却回路と、
第２冷却媒体を循環させて、前記電力変換装置により制御される回転機を冷却する第２冷却回路と、
前記第１冷却媒体と前記第２冷却媒体との熱交換を行う熱交換器と、
を備える冷却システム。
【請求項２０】
前記熱交換器は、前記電力変換装置ユニットと前記回転機とに物理的に挟まれた位置に配置されている請求項１９に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器、電力変換装置ユニット及び冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等の車両には、それらが有するモータを駆動させるために、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体素子等を含む、スイッチング電源、インバータ、コンバータ等の電力変換装置が必要となる。このような電力変換装置は、大電流を処理し、発熱して高温になる。従って、その冷却のために、一般的に液冷式の冷却器が用いられている。【０００３】
この種の冷却器（以下で、従来の冷却器と称す）は、箱状を成し、その内部を冷却液が流れる。また、冷却器の箱を構成する一つの板（以下で、放熱板と称す）の外側の面に電力変換装置が取り付けられる。これにより、電力変換装置からの熱は放熱板を介して、冷却器内を流れる冷却液に伝わり、電力変換装置は冷却される。そして、放熱板の内側の面、つまり、冷却液と触れる面には、その冷却効率を向上させるために、特許文献１の図１１に記載のように、柱状のフィンが間隔を空けて、規則正しく並ぶように設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１５７２４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の冷却器では、柱状のフィンが間隔を空けて設けられているため、冷却液の流路が広い部分と、冷却液の流路が狭い部分とが存在する。このとき、冷却液の流路が広い部分では、冷却液の流速が遅くなる。その結果、冷却液の流路が広い部分では、冷却液の流路が狭い部分と比較して、冷却効率が悪いという課題があった。【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電力変換装置から発生する熱を効率よく冷却する冷却器、電力変換装置ユニット及び冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る冷却器は、電力変換装置を冷却するための冷却器であって、開口部を有し、冷却媒体が流れ込む流入口及び冷却媒体が流れ出る流出口が設けられた箱状のケースと、一方主面が冷却媒体と接触する平板部、平板部の一方主面に複数設けられた柱状フィン、及び流入口から流出口に向かう流動方向において隣り合う柱状フィンを連結する中間フィンを有し、開口部に取り付けられる放熱板と、を備える。
本発明に係る電力変換装置ユニットは、電力変換を行う電力変換装置と、前記電力変換装置が一方の面に配置される第１板状部材と、前記第１板状部材の他方の面と対向して配置された第２板状部材と、前記第１板状部材と前記第２板状部材との間に形成され、前記電力変換装置を冷却する第１冷却媒体が流動する冷却媒体流路と、前記冷却媒体流路に設けられ、前記第１板状部材から前記第２板状部材に向かって延びた複数の第１中実フィンと、前記冷却媒体流路に設けられ、前記複数の第１中実フィンのうち前記第１冷却媒体の流動方向で隣り合う２つの第１中実フィン同士を接続する第２中実フィンと、を備える。
本発明に係る冷却システムは、本発明に係る電力変換装置ユニットを有し前記第１冷却媒体を循環させて前記電力変換装置を冷却する第１冷却回路と、第２冷却媒体を循環させて、前記電力変換装置により制御される回転機を冷却する第２冷却回路と、前記第１冷却媒体と前記第２冷却媒体との熱交換を行う熱交換器と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電力変換装置から発生する熱を効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る冷却システムの構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る冷却器及び電力変換装置を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る冷却器及び電力変換装置を示す斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図５】実施の形態１に係る放熱板の平板部の一方主面をこの面と直交する方向から見た平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面、Ｅ−Ｅ断面及びＦ−Ｆ断面における断面図である。
【図７】実施の形態１の比較対象である放熱板の平面図である。
【図８】実施の形態１に係る冷却器に含まれるケース及び放熱板について、ケースの深さ、柱状フィン高さ及び中間フィン高さの関係を模式的に示した図である。
【図９】実施の形態２に係る放熱板の平板部の一方主面をこの面と直交する方向から見た平面図である。
【図１０】図９のＧ−Ｇ断面、Ｈ−Ｈ断面、Ｉ−Ｉ断面及びＪ−Ｊ断面における断面図である。
【図１１】実施の形態３に係る放熱板の平板部の一方主面をこの面と直交する方向から見た平面図である。
【図１２】図１１のＫ−Ｋ断面、Ｌ−Ｌ断面、Ｍ−Ｍ断面及びＮ−Ｎ断面における断面図である。
【図１３】実施の形態４に係る放熱板の平板部の一方主面をこの面と直交する方向から見た平面図である。
【図１４】他の実施の形態に係る放熱板の平板部の一方主面をこの面と直交する方向から見た平面図である。
【図１５】他の実施の形態に係る冷却システムの構成を示す構成図である。
【図１６】実施の形態５に係る冷却システムの構成を示す構成図である。
【図１７】実施の形態５に係る冷却システムにおけるモータ、熱交換器及び電力変換装置ユニットの物理的なレイアウトを模式的に示す図である。
【図１８】実施の形態５に係る電力変換装置ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１９】実施の形態５に係る電力変換装置ユニットの冷却器の構成を示す平面図である。
【図２０】図１９のＡ１−Ａ１断面、Ａ２−Ａ２断面、Ａ３−Ａ３断面及びＡ４−Ａ４断面を併せて示す図である。
【図２１】実施の形態５に係る電力変換装置ユニットの冷却器におけるフィンユニットの構成の一例を示す図である。
【図２２】実施の形態５に係る電力変換装置ユニットの冷却器におけるフィンユニットの構成の別の例を示す図である。
【図２３】実施の形態６に係る電力変換装置ユニットの冷却器の構成を示す平面図である。
【図２４】図２３のＡ５−Ａ５断面、Ａ６−Ａ６断面、Ａ７−Ａ７断面及びＡ８−Ａ８断面を併せて示す図である。
【図２５】実施の形態７に係る電力変換装置ユニットの冷却器の構成を示す平面図である。
【図２６】図２５のＡ９−Ａ９断面、Ａ１０−Ａ１０断面、Ａ１１−Ａ１１断面及びＡ１２−Ａ１２断面を併せて示す図である。
【図２７】実施の形態８に係る電力変換装置ユニットの冷却器の構成を示す平面図である。
【図２８】他の実施の形態に係る電力変換装置ユニットの冷却器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下で、一実施形態である冷却器について、添付した図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る冷却システム３０の構成を示す構成図である。冷却システム３０は、図１に示すように、冷却器２０、モータ４０、ラジエータ５０、ポンプ６０及びそれらを接続する配管７０を備えている。
【００１２】
冷却システム３０では、ラジエータ５０で冷却された冷却媒体が、ポンプ６０によって冷却器２０及びモータ４０に運ばれる。このとき、冷却媒体は、ラジエータ５０、ポンプ６０、冷却器２０及びモータ４０の順で冷却システム３０内を循環している。また、本実施の形態において、モータ４０は、電気自動車等を駆動させるためのモータであり、冷却器２０にはモータ４０を制御するための電力変換装置８０が取り付けられる。さらに、本実施の形態における冷却媒体は、エチレングリコール水溶液に防錆剤、防腐剤、消泡剤の役割を担う添加剤を混ぜた不凍液（ＬＬＣ）である。このように構成された冷却システム３０では、冷却媒体が、モータ４０及び電力変換装置８０と熱交換を行うことで、モータ４０及び電力変換装置８０を冷却する。なお、冷却システム３０を構成する各構成品の間は配管７０により接続されている。従って、冷却媒体が冷却システム３０内を循環する際は、配管７０内を通過する。
【００１３】
図２は、実施の形態１に係る冷却器２０及び電力変換装置８０を示す斜視図である。なお、図２以降の図において、Ｈ軸で示される高さ方向Ｈは、後述する放熱板１０の平板部１１の一方主面Ｓ１が成す平面と直交する方向であり、Ｆ軸で示される流動方向Ｆは、冷却器２０のケース９０に設けられた流入口９３から流出口９５に向かう方向である。また、Ｗ軸で示される幅方向Ｗは、高さ方向Ｈ及び流動方向Ｆと直交する方向である。
【００１４】
冷却器２０は、上述の通り、冷却システム３０の冷却媒体の循環経路に設けられている。また、冷却器２０は、ケース９０、冷却媒体入口部９２、冷却媒体出口部９４、及び放熱板１０の４つの部分に分けることができる。
【００１５】
ケース９０は、アルミニウム等を材料とし、その上部が開口部９１になっている箱状の部材である。
【００１６】
冷却媒体入口部９２は、アルミニウム等を材料とするパイプ状の部材である。冷却媒体入口部９２が成すパイプの一端は、図２に示すように、ケース９０の箱を構成する一つの面に開けられた流入口９３と接続されている。また、冷却媒体入口部９２の他端は、配管７０と接続されている。これにより、配管７０を通過した冷却媒体は、ケース９０に流入する。
【００１７】
冷却媒体出口部９４も、冷却媒体入口部９２と同様に、アルミニウム等を材料とするパイプ状の部材である。また、冷却媒体出口部９４が成すパイプの一端は、図２に示すように、ケース９０の箱を構成する面のうち、冷却媒体入口部９２が接続された面と対向する面に開けられた流出口９５と接続されている。また、冷却媒体出口部９４の他端は、配管７０と接続されている。これにより、ケース９０を通過した冷却媒体は、冷却媒体出口部９４から配管７０に流出する。なお、配管７０に流出した冷却媒体は、その後、モータ４０へと向かう。
【００１８】
図３は、実施の形態１に係る冷却器２０及び電力変換装置８０を示す斜視図である。図３において図２と同一の符号で指し示すものは、図２においてその符号で指し示すものと同一または相当するものであるので、その説明を簡略化又は省略する。
【００１９】
放熱板１０は、銅やアルミなどを材料とする長方形状の平板である。放熱板１０は、ケース９０の上部に取り付けられることで、図３に示すように、ケース９０の開口部を塞ぐ。これにより、冷却器２０は、内部が空洞の直方体状を成す。
【００２０】
図４は、図３のＡ−Ａ断面における断面図である。図４において図１又は図２と同一の符号で指し示すものは、図１又は図２においてその符号で指し示すものと同一または相当するものであるので、その説明を簡略化又は省略する。
【００２１】
図４に示すように、冷却器２０の外側の面の一つである放熱板１０（平板部１１）の上面には、電力変換装置８０が取り付けられる。また、放熱板１０（平板部１１）の一方主面Ｓ１（下面）は、冷却器２０の内側の面の一つを構成し、冷却媒体と接触する。
【００２２】
電力変換装置８０は、モータ４０を制御するためのコンバータ・インバータやレギュレーターであり、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体素子や、リアクトル、コンデンサ等を含む。また、電力変換装置８０に含まれる半導体素子等は、電力変換装置８０内部の絶縁基板に実装されている。そして、モータ４０の作動時には、モータ４０を制御するために電力変換装置８０に電流が流れ、電力変換装置８０の内部に含まれる半導体素子等が高温になる。
【００２３】
図５は、実施の形態１に係る放熱板１０の平板部１１の一方主面Ｓ１をこの面と直交する方向から見た平面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面、Ｅ−Ｅ断面及びＦ−Ｆ断面における断面図である。
【００２４】
放熱板１０は、平板部１１、柱状フィン１２、中間フィン１４の３つの部分に分けることができる。放熱板１０の平板部１１は、放熱板１０における平面を成す部分である。また、平板部１１の一方主面Ｓ１（下面）には、円柱状を成す複数の柱状フィン１２が設けられている。柱状フィン１２は、アルミからなる中実の部材であり、一方主面Ｓ１が成す平面と直交する高さ方向Ｈに伸びている。また、柱状フィン１２は、高さ方向Ｈから見たとき、一方主面Ｓ１上において千鳥状に配置されている。
【００２５】
また、流入口９３から流出口９５に向かう冷却媒体の流動方向Ｆにおいて、隣り合う柱状フィン１２それぞれの間には、中間フィン１４が設けられている。中間フィン１４は、銅を材料とする長方形状の平板である。この中間フィン１４が成す平板は、高さ方向Ｈと平行、かつ、流動方向Ｆと平行である。また、流動方向Ｆにおける中間フィン１４の一端は、流動方向Ｆにおける流入口９３側の柱状フィン１２と接触するように設けられ、中間フィン１４の他端は、流動方向Ｆにおける流出口９５側の柱状フィン１２と接触するように設けられている。つまり、中間フィン１４は、流動方向Ｆにおいて隣り合う柱状フィン１２を連結している。さらに、中間フィン１４における、高さ方向Ｈの長さ（以下で、高さと称す）は、柱状フィン１２の高さと同じである。なお、図６に示すように、中間フィン１４の厚さｔは、柱状フィン１２の直径Ｒよりも小さい。
【００２６】
図７は、実施の形態１に係る放熱板１０の比較対象である放熱板１００の平面図である。なお、比較対象である放熱板１００は、実施の形態１に係る放熱板１０から、中間フィン１４を取り除いた構造をしている。
【００２７】
本実施の形態における冷却器２０では、電力変換装置８０から発生する熱を効率よく冷却することができる。まず、冷却器２０に、放熱板１０の代わりに、図７に示される放熱板１００が取り付けられた場合を仮定する。放熱板１００では、柱状フィン１２ａと衝突した冷却媒体は、柱状フィン１２ａ及び柱状フィン１２ａに対して上流側に位置する柱状フィン１２ｂの隙間Ｍ、並びに、柱状フィン１２ａ及び柱状フィン１２ａに対して流動方向Ｆと直交する幅方向Ｗで隣り合う柱状フィン１２ｃの隙間Ｎを通り抜けて、柱状フィン１２ａに対して下流側に位置する柱状フィン１２ｄと衝突する。このとき、隙間Ｍに対して隙間Ｎは広いため、隙間Ｎで冷却媒体の流速が遅くなる。その結果、隙間Ｎ付近での冷却効率が悪化する。一方、実施の形態１である放熱板１０では、隙間Ｎ部分の幅方向Ｗの中央に、中間フィン１４が位置している。これにより、隙間Ｎでの流路の幅は、中間フィン１４がない場合と比較して、狭くなる。その結果、隙間Ｎでの冷却媒体の流速の低下が抑制され、冷却効率の悪化を抑えられる。従って、冷却器２０では、電力変換装置８０から発生する熱を効率よく冷却することができる。
【００２８】
また、放熱板１０には中間フィン１４が設けられているため、放熱板１０は、中間フィン１４が設けられていない放熱板よりも冷却媒体と接触する表面積が大きい。従って、放熱板１０を備えた冷却器２０は、中間フィン１４が設けられていない放熱板を備えた従来の冷却器と比較して、電力変換装置を冷却する能力が高い。
【００２９】
図８は、実施の形態１に係る冷却器２０に含まれるケース９０及び放熱板１０について、ケース９０の深さ、柱状フィン１２の高さ及び中間フィン１４の高さの関係を模式的に示した図である。
【００３０】
複数の柱状フィン１２は、中間フィン１４によって連結されている。これにより、柱状フィン１２及び中間フィン１４は、放熱板１０において、流動方向Ｆに伸びる梁として機能する。従って、放熱板１０は、中間フィン１４が設けられていない放熱板よりも剛性が高く、放熱板１０は反りにくくなる。ここで、図８に示すように、放熱板１０をケース９０に取り付ける際には、放熱板１０と対向するケース９０の底面Ｓ２に、放熱板１０から伸びる柱状フィン１２又は中間フィン１４が接触しないようにする。具体的には、ケース９０が成す箱の深さＤよりも、柱状フィン１２や中間フィン１４の高さｈを低くしておく。このとき、柱状フィン１２や中間フィン１４の高さｈは、放熱板１０の反りを考慮して決められる。そして、放熱板１０の反りが小さい場合、柱状フィン１２や中間フィン１４の高さｈを高くして、ケース９０の底面Ｓ２と、柱状フィン１２や中間フィン１４との隙間を小さくすることができる。これにより、冷却器２０内を流れる冷却媒体が、柱状フィン１２や中間フィン１４と接触する面積が増加する。結果として、冷却器２０では、電力変換装置８０から発生する熱を効率よく冷却することができる。
【００３１】
また、柱状フィン１２は、高さ方向Ｈから見たときに、放熱板１０の平板部１１の一方主面Ｓ１上で千鳥状に配置されている。これにより、冷却器２０内を流れる冷却媒体は、流動方向Ｆと平行な方向から柱状フィン１２と衝突し、前縁効果により、柱状フィン１２の周囲の温度境界層の発達を抑制する。結果として、冷却器２０では、電力変換装置８０から発生する熱を効率よく冷却することができる。
【００３２】
さらに、柱状フィン１２は、円柱状を成している。ここで、柱状フィン１２が、角柱状である場合を仮定する。この場合、柱状フィン１２の表面付近における冷媒の流れが、角柱が成す角部分で乱れやすい。一方、柱状フィン１２が本実施の形態のように円柱状である場合、上述のような冷媒の流れの乱れを抑制できる。
【００３３】
これに加え、冷却器２０では、柱状フィン１２の材料及び中間フィン１４の材料に異なる材料を用いることで、その冷却性能を改善することができる。具体的には、柱状フィン１２及び中間フィン１４間での熱の伝搬をスムーズにし、柱状フィン１２及び中間フィン１４間の温度差を減少させた方が、柱状フィン１２及び中間フィン１４を含むフィン全体を効率よく利用でき、冷却器２０の冷却性能は向上する。ここで、例えば、中間フィン１４が成す平板の厚みが、柱状フィン１２が成す円柱の直径よりも薄く、それらの材料が同じ場合を仮定する。この場合、中間フィン１４の熱抵抗が高くなってしまい、中間フィン１４で熱の伝搬が妨げられる。つまり、中間フィン１４が、柱状フィン１２及び中間フィン１４を含む熱の伝搬経路におけるボトルネックになる。結果として、柱状フィン１２及び中間フィン１４を含むフィン全体を効率よく利用することができない。しかし、本実施の形態では、中間フィン１４の材料として、柱状フィン１２の材料であるアルミよりも熱伝導率のいい銅を用いている。この場合、中間フィン１４が成す平板の厚みが、柱状フィン１２が成す円柱の直径よりも薄い場合でも、中間フィン１４の熱抵抗の上昇を抑制できる。その結果、中間フィン１４で熱の伝搬が妨げられることなく、フィン全体を効率よく利用できる。従って、冷却器２０では、柱状フィン１２の材料及び中間フィン１４の材料に異なる材料を用いることで、その冷却性能を改善することができる。なお、柱状フィン１２の材料及び中間フィン１４の材料に異なる材料を用いる場合には、その製造工程において、放熱板１０に柱状フィン１２を形成した後に、中間フィン１４を圧入する方法や、柱状フィン１２に対して中間フィン１４をろう付けなどで接着する方法がある。
【００３４】
また、中間フィン１４の高さ及び柱状フィン１２の高さは同じである。これにより、中間フィン１４の高さが、柱状フィン１２の高さよりも低い場合と比較して、中間フィン１４の表面積が増加し、冷却効率を改善できる。
【００３５】
実施の形態２．
図９は、実施の形態２である冷却器２０Ａに係る放熱板１０Ａの平板部１１の一方主面Ｓ１をこの面と直交する方向から見た平面図であり、図１０は、図９のＧ−Ｇ断面、ＨＨ断面、Ｉ−Ｉ断面及びＪ−Ｊ断面における断面図である。
【００３６】
実施の形態２である冷却器２０Ａと実施の形態１である冷却器２０の相違点は、放熱板の中間フィンの高さである。以下で、より具体的に説明する。
【００３７】
実施の形態２である冷却器２０Ａに係る放熱板１０Ａでは、高さが異なる複数の中間フィン１４が存在している。これにより、例えば、放熱板１０Ａの特に高熱になりやすい部分において、図１０に示すように、その部分に位置する中間フィン１４の高さｈ１を、他の中間フィン１４の高さｈ２よりも高くし、部分的に冷却性能を高めることができる。
【００３８】
冷却器２０Ａにおける他の構成は、冷却器２０と同様である。従って、放熱板に高さが異なる複数の中間フィン１４が存在する点に関する説明以外の説明は、冷却器２０での説明のとおりである。
【００３９】
実施の形態３．
図１１は、実施の形態３である冷却器２０Ｂに係る放熱板１０Ｂの平板部１１の一方主面Ｓ１をこの面と直交する方向から見た平面図であり、図１２は、図１１のＫ−Ｋ断面、Ｌ−Ｌ断面、Ｍ−Ｍ断面及びＮ−Ｎ断面における断面図である。
【００４０】
実施の形態３である冷却器２０Ｂと実施の形態１である冷却器２０の相違点は、放熱板の中間フィンの高さである。以下で、より具体的に説明する。
【００４１】
実施の形態３である冷却器２０Ｂに係る放熱板１０Ｂでは、高さが異なる複数の中間フィン１４が存在している。これに加え、放熱板１０Ｂでは、図１２に示すように、流入口９３から流出口９５に進むにしたがって、中間フィン１４の高さが高くなっている。つまり、中間フィン１４の高さが、冷却媒体の流動方向Ｆの上流側から下流側に向かうにしたがって高くなっている。
【００４２】
以上のように構成された放熱板１０Ｂでは、放熱板１０Ｂの反りを抑制することができる。具体的には、冷却器２０Ｂ内に流入した冷却媒体は、放熱板１０Ｂを介して電力変換装置８０の熱を受ける。これにより、冷却媒体の温度は、流入口９３から流出口９５に向かうにしたがって上昇する。つまり、冷却媒体の温度は、流入口９３側に対して流出口９５側が高くなる。この冷却媒体の温度差によって、放熱板１０Ｂの温度も流入口９３側に対して流出口９５側が高くなる。その結果、放熱板１０Ｂに反りが発生する。しかし、放熱板１０Ｂでは、図１２に示すように、中間フィン１４の高さが、冷却媒体の流動方向Ｆの上流側から下流側に向かうにしたがって高くなっている。これにより、放熱板１０Ｂは、下流側ほど放熱しやすくなるため、放熱板１０Ｂの温度上昇が抑制される。結果として、放熱板１０Ｂの反りが抑制される。なお、放熱板１０Ｂの反りが抑制されることで、放熱板１０Ｂに取り付けられた電力変換装置８０が、放熱板１０Ｂから剥がれることを抑制できる。
【００４３】
冷却器２０Ｂにおける他の構成は、冷却器２０と同様である。従って、放熱板に高さが異なる複数の中間フィン１４が存在する点、及び流動方向Ｆの上流側から下流側に向かうにしたがって、中間フィン１４の高さが高くなっている点に関する説明以外の説明は、冷却器２０での説明のとおりである。
【００４４】
実施の形態４．
図１３は、実施の形態４である冷却器２０Ｃに係る放熱板１０Ｃの一方主面Ｓ１をこの面と直交する方向から見た平面図である。
【００４５】
実施の形態４である冷却器２０Ｃと実施の形態１である冷却器２０の相違点は、放熱板の中間フィンにおける表面形状である。中間フィンの冷却媒体と接触する面には、凹凸が形成されている。以下で、より具体的に説明する。
【００４６】
実施の形態４である冷却器２０Ｃに係る放熱板１０Ｃでは、中間フィン１４の主面、つまり、冷却媒体と接触する面に、凹凸Ｇが複数形成されている。凹凸Ｇは、その断面がＶ字を成し、高さ方向Ｈに伸びる溝である。これにより、放熱板１０Ｃは、放熱板１０よりも冷却媒体と接触する面積が増加する。その結果、冷却器２０Ｃは、冷却器２０と比較して、電力変換装置８０から発生する熱を効率よく冷却することができる。
【００４７】
冷却器２０Ｃにおける他の構成は、冷却器２０と同様である。従って、放熱板の中間フィン１４の表面形状に関する説明以外の説明は、冷却器２０での説明のとおりである。
【００４８】
他の実施形態．
本発明に係る冷却器は、前記実施の形態１〜４に係る冷却器に限らずその要旨の範囲内において変更可能である。例えば、上記の実施の形態１〜４における冷却媒体は不凍液であったが、これを冷却された気体に代えてもよい。また、図１４に示すように、柱状フィンの形状を角柱状にしてもよい。さらに、冷却器を含む冷却システムにおける、冷却媒体の循環経路は、図１５に示すように、ラジエータ５０、ポンプ６０、モータ４０及び冷却器２０の順であってもよい。これに加え、例えば、中間フィン１４の主面に形成された凹凸Ｇは、Ｖ字の溝だけでなく、半円状の凹部等であってもよい。
【００４９】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る電力変換装置ユニット及び冷却システムについて説明する。図１６は、本実施の形態に係る冷却システムの構成を示す構成図である。図１６に示すように、本実施の形態に係る冷却システムは、第１冷却媒体を循環させる第１冷却回路３０Ａと、第２冷却媒体を循環させる第２冷却回路３０Ｂと、第１冷却媒体と第２冷却媒体との熱交換を行う熱交換器３１と、を有している。第１冷却回路３０Ａは、電力変換装置ユニット１８０を有している。電力変換装置ユニット１８０は、電力変換装置８１と、電力変換装置８１を冷却する冷却器２０と、を有している。電力変換装置８１は、半導体素子、リアクトル、コンデンサ等の複数の電気部品と、これらの電気部品が実装された絶縁基板と、を備えている。第１冷却回路３０Ａは、第１冷却媒体を用いて電力変換装置８１を冷却する回路である。第２冷却回路３０Ｂは、第２冷却媒体を用いて、電力変換装置８１により制御されるモータ４０を冷却する回路である。熱交換器３１は、第１冷却媒体を流通させる第１冷却媒体流路と、第２冷却媒体を流通させる第２冷却媒体流路と、を有する対向流型の熱交換器である。
【００５０】
第１冷却回路３０Ａは、第１ポンプ６０Ａ、ラジエータ５０、電力変換装置ユニット１８０の冷却器２０、及び熱交換器３１が、第１配管７０Ａを介してこの順に環状に接続された構成を有している。第１冷却回路３０Ａを循環する第１冷却媒体としては、既に述べたような不凍液が用いられる。
【００５１】
第１冷却回路３０Ａにおいて、第１ポンプ６０Ａから吐出された第１冷却媒体は、ラジエータ５０に流入する。ラジエータ５０では、第１冷却媒体と空気との熱交換が行われる。ラジエータ５０に流入した第１冷却媒体は、空気への放熱によって冷却される。ラジエータ５０から流出した第１冷却媒体は、電力変換装置ユニット１８０の冷却器２０に流入する。冷却器２０に流入した第１冷却媒体は、電力変換装置８１からの吸熱によって加熱される。これにより、電力変換装置８１は冷却される。冷却器２０から流出した第１冷却媒体は、熱交換器３１の第１冷却媒体流路に流入する。熱交換器３１では、第１冷却媒体と第２冷却媒体との熱交換が行われる。通常、熱交換器３１に流入する第１冷却媒体の温度は、熱交換器３１に流入する第２冷却媒体の温度よりも低い。このため、第１冷却媒体は、第２冷却媒体からの吸熱によって加熱される。熱交換器３１から流出した第１冷却媒体は、第１ポンプ６０Ａに吸入される。
【００５２】
第２冷却回路３０Ｂは、第２ポンプ６０Ｂ、モータ４０及び熱交換器３１が第２配管７０Ｂを介してこの順に環状に接続された構成を有している。第２冷却回路３０Ｂを循環する第２冷却媒体としては、絶縁油が用いられる。
【００５３】
第２冷却回路３０Ｂにおいて、第２ポンプ６０Ｂから吐出された第２冷却媒体は、モータ４０に流入する。モータ４０に流入した第２冷却媒体は、モータ４０からの吸熱によって加熱される。これにより、モータ４０は冷却される。モータ４０から流出した第２冷却媒体は、熱交換器３１の第２冷却媒体流路に流入する。熱交換器３１に流入した第２冷却媒体は、第１冷却媒体への放熱によって冷却される。熱交換器３１から流出した第２冷却媒体は、第２ポンプ６０Ｂに吸入される。
【００５４】
第１冷却回路３０Ａと第２冷却回路３０Ｂとが互いに独立して設けられている場合、第１冷却媒体と第２冷却媒体との熱交換を行う熱交換器３１は設けられず、第２冷却媒体を冷却するための別の熱交換器が第２冷却回路３０Ｂに設けられる。この熱交換器としては、液体間で熱交換を行う液−液熱交換器ではなく、周囲空気と絶縁油との熱交換を行う空気熱交換器が一般に用いられる。通常、空気熱交換器は、液−液熱交換器よりも大型である。このため、従来の冷却システムは、全体として大型化してしまっていた。
【００５５】
これに対し、本実施の形態の冷却システムでは、第１冷却回路３０Ａと第２冷却回路３０Ｂとが熱交換器３１を介して接続されている。第２冷却回路３０Ｂの第２冷却媒体は、熱交換器３１での第１冷却媒体との熱交換によって冷却される。したがって、本実施の形態によれば、第２冷却回路３０Ｂに空気熱交換器を設ける必要がなくなるため、冷却システムを全体として小型化することができる。
【００５６】
図１７は、本実施の形態に係る冷却システムにおけるモータ４０、熱交換器３１及び電力変換装置ユニット１８０の物理的なレイアウトを模式的に示す図である。図１７の上下方向は、鉛直上下方向を表している。図１７に示すように、本実施の形態の冷却システムでは、モータ４０の上方に電力変換装置ユニット１８０が配置されている。熱交換器３１は、モータ４０の上方であって電力変換装置ユニット１８０の下方に配置されている。熱交換器３１は、物理的すなわち空間的な意味で、モータ４０と電力変換装置ユニット１８０とに挟まれた位置に配置されている。このような配置により、電力変換装置ユニット１８０と熱交換器３１とを接続する第１配管７０Ａの配管長、及び、モータ４０と熱交換器３１とを接続する第２配管７０Ｂの配管長をそれぞれ短縮することができる。したがって、本実施の形態によれば、冷却システムの小型化及び低コスト化が可能となる。
【００５７】
一方で、本実施の形態では、第１冷却回路３０Ａに熱交換器３１が追加されることから、第１冷却回路３０Ａ全体の圧力損失が増大してしまう場合がある。このため、冷却器２０では、圧力損失をより低くすることが求められる。また、電力変換装置ユニット１８０では、さらなる小型化及び高出力化が求められている。したがって、電力変換装置ユニット１８０の冷却器２０では、高熱伝達率化及び低圧力損失化をできるだけ両立させることが望まれている。
【００５８】
既に述べたように、冷却器に設けられる柱状フィンの形状が角柱形状である場合、角部が多くなるため、流れの剥離の影響で圧力損失が大きくなる。これに対し、柱状フィンの形状が円柱形状である場合、角部がないため、剥離が抑制されて圧力損失は小さくなる。ただし、柱状フィンの形状が円柱形状であっても、柱状フィン間での流速にバラツキが生じると、熱伝達率が小さくなってしまう。そのため、冷却器において高熱伝達率化と低圧力損失化とを両立させるのは困難であった。
【００５９】
図１８は、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０の構成を示す斜視図である。図１８に示すように、電力変換装置ユニット１８０は、電力変換装置８１と、電力変換装置８１を冷却する冷却器２０と、を有している。冷却器２０は、実施の形態１と同様に、放熱板１０とケース９０とを有している。放熱板１０の上面には、電力変換装置８１が配置されている。ケース９０は、放熱板１０の下面と対向して配置された底面部９６を有している。放熱板１０と底面部９６との間には、第１冷却媒体が流動する冷却媒体流路９７が形成されている。
【００６０】
図１９は、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０の冷却器２０の構成を示す平面図である。図２０は、図１９のＡ１−Ａ１断面、Ａ２−Ａ２断面、Ａ３−Ａ３断面及びＡ４−Ａ４断面を併せて示す図である。図１９及び図２０に示すように、冷却器２０内の冷却媒体流路９７には、複数の円柱状の柱状フィン１２が設けられている。柱状フィン１２は、アルミニウム、銅等の材料からなり、外壁から内部まで材料が充填されている中実フィンである。以下、柱状フィン１２のことを「第１中実フィン」という場合がある。柱状フィン１２は、放熱板１０から底面部９６に向かい、高さ方向Ｈに沿って延びている。高さ方向Ｈにおける柱状フィン１２の高さは、放熱板１０と底面部９６との間の間隔に等しい。このため、柱状フィン１２は、放熱板１０及び底面部９６の双方に接触している。複数の柱状フィン１２は、流動方向Ｆに沿う方向では等間隔に配列している。以下、流動方向Ｆに沿って等間隔に配列した１列分の柱状フィン１２のことを「フィン列」と表現する場合がある。フィン列は、幅方向Ｗに並列して複数設けられている。幅方向Ｗで隣り合う２つのフィン列同士は、柱状フィン１２の配置に関して互いに半ピッチ分ずれている。これにより、複数の柱状フィン１２は、放熱板１０の平板部１１上に千鳥状に配置されている。
【００６１】
流動方向Ｆで隣り合う２つの柱状フィン１２の間には、中間フィン１４が設けられている。中間フィン１４は、アルミニウム、銅等の材料からなる中実フィンである。以下、中間フィン１４のことを「第２中実フィン」という場合がある。中間フィン１４は、長方形平板状の形状を有するブレードフィン、すなわちストレートフィンである。中間フィン１４は、高さ方向Ｈ及び流動方向Ｆの双方と平行になるように設けられている。流動方向Ｆにおける中間フィン１４の上流端は、当該中間フィン１４の上流側に位置する柱状フィン１２と接触している。流動方向Ｆにおける中間フィン１４の下流端は、当該中間フィン１４の下流側に位置する柱状フィン１２と接触している。つまり、中間フィン１４は、流動方向Ｆで隣り合う２つの柱状フィン１２同士を接続している。
【００６２】
高さ方向Ｈにおける中間フィン１４の高さは、柱状フィン１２の高さと同じである。すなわち、中間フィン１４は、放熱板１０および底面部９６の双方に接触している。柱状フィン１２の直径、すなわち幅方向Ｗに沿う方向での柱状フィン１２の幅をＲとし、同方向での中間フィン１４の幅をｔとしたとき、Ｒ／ｔ＞１の関係が満たされている。既に述べた理由により、中間フィン１４の材料には、柱状フィン１２の材料よりも熱伝導率の高い材料が用いられていてもよい。
【００６３】
幅方向Ｗで隣り合う２つのフィン列同士は、柱状フィン１２の配置に関して互いに半ピッチ分ずれているため、幅方向Ｗでは、柱状フィン１２同士ではなく、柱状フィン１２と中間フィン１４とが隣り合っている。幅方向Ｗで隣り合う柱状フィン１２及び中間フィン１４の間には、中実フィン１５又は中実フィン１６が設けられている。中実フィン１５及び中実フィン１６はいずれも、アルミニウム、銅等の材料からなり、外壁から内部まで材料が充填されている中実フィンである。以下、中実フィン１５のことを「第３中実フィン」という場合があり、中実フィン１６のことを「第４中実フィン」という場合がある。中実フィン１５及び中実フィン１６はいずれも、長方形平板状の形状を有するブレードフィンである。中実フィン１５及び中実フィン１６のそれぞれの材料には、柱状フィン１２の材料よりも熱伝導率の高い材料が用いられていてもよい。
【００６４】
中実フィン１５は、高さ方向Ｈ及び幅方向Ｗの双方と平行になるように、放熱板１０に沿って設けられている。幅方向Ｗにおける中実フィン１５の一端は、柱状フィン１２と接触している。幅方向Ｗにおける中実フィン１５の他端は、中間フィン１４と接触している。つまり、中実フィン１５は、幅方向Ｗで隣り合う柱状フィン１２と中間フィン１４とを接続している。高さ方向Ｈにおける中実フィン１５の高さは、柱状フィン１２の高さよりも低くなっている。高さ方向Ｈにおける中実フィン１５の一端は、放熱板１０と接触している。高さ方向Ｈにおける中実フィン１５の他端は、隙間を介して底面部９６と対向している。中実フィン１５と底面部９６との間の隙間は、第１冷却媒体の流路となる。
【００６５】
中実フィン１６は、高さ方向Ｈ及び幅方向Ｗの双方と平行になるように、底面部９６に沿って設けられている。幅方向Ｗにおける中実フィン１６の一端は、柱状フィン１２と接触している。幅方向Ｗにおける中実フィン１６の他端は、中間フィン１４と接触している。つまり、中実フィン１６は、幅方向Ｗで隣り合う柱状フィン１２と中間フィン１４とを接続している。高さ方向Ｈにおける中実フィン１６の高さは、柱状フィン１２の高さよりも低くなっている。高さ方向Ｈにおける中実フィン１６の一端は、底面部９６と接触している。高さ方向Ｈにおける中実フィン１６の他端は、隙間を介して放熱板１０と対向している。中実フィン１６と放熱板１０との間の隙間は、第１冷却媒体の流路となる。
【００６６】
放熱板１０に沿った中実フィン１５と底面部９６に沿った中実フィン１６とは、流動方向Ｆにおいて交互に設けられている。このため、流動方向Ｆに沿って流動する第１冷却媒体は、中実フィン１５と中実フィン１６とを交互に乗り越える。これにより、流動する第１冷却媒体が撹拌され、第１冷却媒体の乱流化が促進される。したがって、本実施の形態の冷却器２０では、冷却器２０と第１冷却媒体との間の熱伝達率が向上するため、電力変換装置８１を効率良く冷却することができる。
【００６７】
放熱板１０には、柱状フィン１２に加えて中間フィン１４、中実フィン１５及び中実フィン１６が設けられているため、放熱板１０と第１冷却媒体との接触面積が増加する。このため、本実施の形態によれば、電力変換装置８１をより効率良く冷却することができる。
【００６８】
本実施の形態の柱状フィン１２、中間フィン１４、中実フィン１５及び中実フィン１６は、複数のフィンユニット１１０を適宜組み合わせることによって形成されている。図２１は、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０の冷却器２０におけるフィンユニット１１０の構成の一例を示す図である。図２１に示すように、フィンユニット１１０は、ブレードフィン１０１と、ブレードフィン１０１の一端に接続された部分柱状フィン１０２と、ブレードフィン１０１の他端に接続された部分柱状フィン１０３と、を有している。部分柱状フィン１０２及び部分柱状フィン１０３のそれぞれは、ろう付け等によりブレードフィン１０１に接合されている。あるいは、ブレードフィン１０１、部分柱状フィン１０２及び部分柱状フィン１０３は、一体的に成形されていてもよい。
【００６９】
ブレードフィン１０１は、長方形平板状の形状を有している。ブレードフィン１０１は、中間フィン１４、中実フィン１５又は中実フィン１６を構成する。紙面に直交する方向において、ブレードフィン１０１の高さは、部分柱状フィン１０２及び部分柱状フィン１０３のそれぞれの高さと同じか、又はそれより低くなっている。部分柱状フィン１０２及び部分柱状フィン１０３はいずれも、半円状の平面形状を有している。部分柱状フィン１０２及び部分柱状フィン１０３のそれぞれは、柱状フィン１２の一部を構成する。すなわち、部分柱状フィン１０２及び部分柱状フィン１０３のそれぞれは、別のフィンユニット１１０の部分柱状フィン１０２又は部分柱状フィン１０３と組み合わされることにより、円柱状の柱状フィン１２を構成する。
【００７０】
図２２は、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０の冷却器２０におけるフィンユニット１１０の構成の別の例を示す図である。図２２に示すように、本例の部分柱状フィン１０２及び部分柱状フィン１０３はいずれも、９０°の中心角を有する扇形状の平面形状を有している。部分柱状フィン１０２及び部分柱状フィン１０３は、別のフィンユニット１１０の部分柱状フィン１０２又は部分柱状フィン１０３と組み合わされることにより、円柱状の柱状フィン１２を構成する。
【００７１】
図２１及び図２２に示したような複数のフィンユニット１１０は、互いに組み合わされるとともに放熱板１０に対して固定される。これにより、柱状フィン１２、中間フィン１４、中実フィン１５及び中実フィン１６が放熱板１０に形成される。複数のフィンユニット１１０の形状は数種類にパターン化され得るため、柱状フィン１２、中間フィン１４、中実フィン１５及び中実フィン１６を形成する工程を簡略化できる。
【００７２】
以上説明したように、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０は、電力変換を行う電力変換装置８１と、電力変換装置８１が一方の面に配置される放熱板１０と、放熱板１０の他方の面と対向して配置された底面部９６と、放熱板１０と底面部９６との間に形成され、電力変換装置８１を冷却する第１冷却媒体が流動する冷却媒体流路９７と、冷却媒体流路９７に設けられ、放熱板１０から底面部９６に向かって延びた複数の柱状フィン１２と、冷却媒体流路９７に設けられ、複数の柱状フィン１２のうち第１冷却媒体の流動方向Ｆで隣り合う２つの柱状フィン１２同士を接続する中間フィン１４と、を備える。ここで、放熱板１０は、第１板状部材の一例である。底面部９６は、第２板状部材の一例である。柱状フィン１２は、第１中実フィンの一例である。中間フィン１４は、第２中実フィンの一例である。
【００７３】
この構成によれば、放熱板１０と第１冷却媒体との接触面積を増加させることができる。したがって、電力変換装置８１から発生する熱を第１冷却媒体に効率良く放熱することができるため、電力変換装置８１を効率良く冷却することができる。また、この構成によれば、中間フィン１４を梁として機能させることができるため、放熱板１０の剛性を高めることができる。
【００７４】
また、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０において、中間フィン１４は、平板状の形状を有するブレードフィンである。この構成によれば、第１冷却媒体の圧力損失の増加を抑えつつ中間フィン１４と第１冷却媒体との接触面積を増加させることができるため、電力変換装置８１をより効率良く冷却することができる。
【００７５】
また、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０において、複数の柱状フィン１２のそれぞれは、半円状又は扇形状の平面形状を有する複数の部分柱状フィン１０２又は１０３が組み合わされた円柱状の形状を有している。この構成によれば、第１冷却媒体の流れの剥離を抑制できるため、第１冷却媒体の圧力損失を低減することができる。
【００７６】
また、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０において、複数の柱状フィン１２のそれぞれは、放熱板１０及び底面部９６の双方に接触している。この構成によれば、第１冷却媒体の圧力損失を低減できるため、電力変換装置８１をより効率良く冷却することができる。
【００７７】
また、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０において、中間フィン１４は、放熱板１０及び底面部９６の双方に接触している。この構成によれば、第１冷却媒体の圧力損失の増加を抑えつつ中間フィン１４と第１冷却媒体との接触面積を増加させることができるため、電力変換装置８１をより効率良く冷却することができる。
【００７８】
また、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０において、第１冷却媒体の流動方向Ｆに直交する方向における複数の柱状フィン１２のそれぞれの幅をＲとし、第１冷却媒体の流動方向Ｆに直交する方向における中間フィン１４の幅をｔとしたとき、Ｒ／ｔ＞１の関係が満たされる。この構成によれば、柱状フィン１２及び中間フィン１４と、第１冷却媒体と、の接触面積を増加させることができるとともに、柱状フィン１２の前縁効果を高めることができるため、電力変換装置８１をより効率良く冷却することができる。
【００７９】
また、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０は、中実フィン１５と中実フィン１６とをさらに備えている。中実フィン１５は、冷却媒体流路９７に設けられ、放熱板１０に沿って第１冷却媒体の流動方向Ｆと交差する方向に延び、少なくとも柱状フィン１２に接続される。中実フィン１６は、冷却媒体流路９７に設けられ、底面部９６に沿って第１冷却媒体の流動方向Ｆと交差する方向に延び、少なくとも柱状フィン１２に接続される。中実フィン１５及び中実フィン１６は、第１冷却媒体の流動方向Ｆにおいて交互に設けられている。ここで、中実フィン１５は、第３中実フィンの一例である。中実フィン１６は、第４中実フィンの一例である。この構成によれば、放熱板１０と第１冷却媒体との接触面積を増加させつつ、第１冷却媒体の乱流化を促進することができる。したがって、電力変換装置８１をより効率良く冷却することができる。
【００８０】
また、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０において、中実フィン１５及び中実フィン１６のそれぞれは、平板状の形状を有するブレードフィンである。この構成によれば、中実フィン１５及び中実フィン１６のそれぞれと第１冷却媒体との接触面積を増加させることができるため、電力変換装置８１をより効率良く冷却することができる。
【００８１】
また、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０において、中実フィン１５は、放熱板１０に接触しているとともに、隙間を介して底面部９６と対向している。中実フィン１６は、底面部９６に接触しているとともに、隙間を介して放熱板１０と対向している。この構成によれば、第１冷却媒体の流路を確保しつつ、第１冷却媒体の乱流化を促進することができる。
【００８２】
本実施の形態に係る冷却システムは、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０を有し第１冷却媒体を循環させて電力変換装置８１を冷却する第１冷却回路３０Ａと、第２冷却媒体を循環させて、電力変換装置８１により制御されるモータ４０を冷却する第２冷却回路３０Ｂと、第１冷却媒体と第２冷却媒体との熱交換を行う熱交換器３１と、を備える。ここで、モータ４０は、回転機の一例である。
【００８３】
この構成によれば、熱交換器３１での第１冷却媒体との熱交換によって第２冷却媒体を冷却することができるため、第２冷却回路３０Ｂに設けられる空気熱交換器を省略又は小型化できる。したがって、本実施の形態によれば、冷却システムを小型化することができる。
【００８４】
また、本実施の形態に係る冷却システムにおいて、熱交換器３１は、電力変換装置ユニット１８０とモータ４０とに物理的に挟まれた位置に配置されている。この構成によれば、電力変換装置ユニット１８０と熱交換器３１とを接続する配管の配管長を短縮することができるとともに、モータ４０と熱交換器３１とを接続する配管の配管長を短縮することができる。したがって、本実施の形態によれば、冷却システムの小型化及び低コスト化が可能となる。
【００８５】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る電力変換装置ユニットについて説明する。図２３は、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０の冷却器２０の構成を示す平面図である。図２４は、図２３のＡ５−Ａ５断面、Ａ６−Ａ６断面、Ａ７−Ａ７断面及びＡ８−Ａ８断面を併せて示す図である。本実施の形態は、中間フィン１４の高さに関する点で実施の形態５と異なっている。この点以外については、実施の形態５と同様である。
【００８６】
図２３及び図２４に示すように、本実施の形態の冷却器２０には、高さの異なる複数の中間フィン１４が存在している。放熱板１０の一部分に設けられた中間フィン１４の高さはｈ１であり、放熱板１０の別の部分に設けられた中間フィン１４の高さは、ｈ１よりも低いｈ２である（ｈ１＞ｈ２）。例えば、放熱板１０において特に高温となる部分には、第１冷却媒体との接触面積を増加させるために、高さｈ１の中間フィン１４が設けられる。それ以外の部分には、高さｈ１よりも低い高さｈ２の中間フィン１４が設けられる。これにより、放熱板１０と第１冷却媒体との接触面積を部分的に増加させることができるため、冷却器２０の冷却性能を部分的に高めることができる。
【００８７】
以上説明したように、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０では、中間フィン１４は複数設けられており、互いに高さの異なる中間フィン１４が存在する。この構成によれば、冷却器２０の冷却性能を部分的に高めることができる。
【００８８】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７に係る電力変換装置ユニットについて説明する。図２５は、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０の冷却器２０の構成を示す平面図である。図２６は、図２５のＡ９−Ａ９断面、Ａ１０−Ａ１０断面、Ａ１１−Ａ１１断面及びＡ１２−Ａ１２断面を併せて示す図である。本実施の形態は、中間フィン１４の高さに関する点で実施の形態５と異なっている。この点以外については、実施の形態５と同様である。
【００８９】
図２５及び図２６に示すように、複数の中間フィン１４のそれぞれの高さは、流動方向Ｆにおいて上流側から下流側に向かうにしたがって高くなっている。すなわち、ある部分に設けられた中間フィン１４の高さは、流動方向Ｆにおいてそれより上流側に設けられた中間フィン１４の高さよりも高くなっている。これにより、実施の形態３と同様に、放熱板１０の温度上昇を抑制できるため、放熱板１０の反りを抑制することができる。
【００９０】
実施の形態８．
本発明の実施の形態８に係る電力変換装置ユニットについて説明する。図２７は、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０の冷却器２０の構成を示す平面図である。本実施の形態は、中間フィン１４の表面形状に関する点で実施の形態５と異なっている。この点以外については、実施の形態５と同様である。
【００９１】
図２７に示すように、中間フィン１４の主面、すなわち第１冷却媒体と接触する面には、複数の凹凸Ｇが形成されている。凹凸Ｇは、高さ方向Ｈに沿って延びる断面Ｖ字状の溝である。これにより、放熱板１０と第１冷却媒体との接触面積を増加させることができるため、電力変換装置８１をより効率良く冷却することができる。なお、凹凸Ｇは、断面Ｖ字状の溝に限られず、断面半円状の溝によって形成されていてもよい。また、凹凸Ｇは溝に限られず、高さ方向Ｈに沿って延びる線状の凸部によって形成されていてもよいし、点状の凹部又は点状の凸部によって形成されていてもよい。
【００９２】
以上説明したように、本実施の形態に係る電力変換装置ユニット１８０では、中間フィン１４の表面には凹凸が形成されている。この構成によれば、電力変換装置８１をより効率良く冷却することができる。
【００９３】
他の実施形態．
本発明に係る電力変換装置ユニット及び冷却システムは、上記実施の形態５〜８に限らずその要旨の範囲内において変更可能である。例えば、上記実施の形態５〜８における第１冷却媒体は不凍液であったが、第１冷却媒体は不凍液以外の液体であってもよいし、気体であってもよい。また、上記実施の形態５〜８における第２冷却媒体は絶縁油であったが、第２冷却媒体は絶縁油以外の液体であってもよいし、気体であってもよい。また、上記実施の形態５〜８における柱状フィン１２の形状は円柱状であったが、図２８に示すように、柱状フィン１２の形状は角柱状であってもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  放熱板、１１  平板部、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  柱状フィン、１４  中間フィン、１５，１６  中実フィン、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ  冷却器、３０  冷却システム、３０Ａ  第１冷却回路、３０Ｂ  第２冷却回路、３１  熱交換器、４０  モータ、５０  ラジエータ、６０  ポンプ、６０Ａ  第１ポンプ、６０Ｂ  第２ポンプ、７０  配管、７０Ａ  第１配管、７０Ｂ  第２配管、８０，８１  電力変換装置、９０  ケース、９１  開口部、９２  冷却媒体入口部、９３  流入口、９４  冷却媒体出口部、９５  流出口、９６  底面部、９７  冷却媒体流路、１０１  ブレードフィン、１０２，１０３  部分柱状フィン、１１０  フィンユニット、１８０  電力変換装置ユニット、Ｆ  流動方向、Ｇ  凹凸、Ｈ  高さ方向、Ｓ１  一方主面
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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