(57)【要約】【課題】空気流の下流側における熱交換の効率を向上させ、効果的な冷却を行える得るインバータ装置を提供する。【解決手段】複数の電子部品１５が組み込まれた基板１７と、電子部品１５の内発熱量の大きなスイッチモジュール１９に隣接して設置されたベースプレート２１と、ベースプレート２１の基板１７に対して反対側の下面２３に略並列するように設けられ、複数の密閉流体通路を形成する複数の下側フィン２５を有する放熱フィン部２７と、密閉流体通路の一方の端部に対向して設置され、密閉流体通路に沿った空気流方向に空気を供給するファン２９と、を備えているインバータ装置であって、放熱フィン部２７には、空気流方向に交差する方向に密閉流体通路の複数を合体させる合流部が、空気流方向に複数備えられ、合流部間の距離はスイッチモジュール１９の近傍で他の部分よりも小さくされている。【選択図】図３
2011135649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子部品が組み込まれた基板と、
該電子部品の内発熱量の大きな発熱部品に隣接して設置されたベース板部と、
該ベース板部の前記基板に対して反対側の一面に略並列するように設けられ、複数の流体通路を形成する複数の第一フィンを有する放熱フィン部と、
前記流体通路の一方の端部に対向して設置され、前記流体通路に沿った流体流れ方向に流体を供給するファンと、を備えているインバータ装置であって、
前記放熱フィン部には、前記流体流方向に交差する方向に前記流体通路の複数を合体させる合流部が、前記流体流れ方向に複数備えられ、該合流部間の距離は前記発熱部品の近傍で他の部分よりも小さくされていることを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
少なくとも前記発熱部品の近傍に位置する前記合流部は、前記発熱部品側が下流側に位置するように前記流体流れ方向に対して傾斜するように備えられていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
複数の前記第一フィンの自由端側を覆うフィンカバーを備え、前記流体通路は周囲が密閉された密閉流体通路とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記密閉流体通路は、前記発熱部品の近傍で横断面積が減少するようにされていることを特徴とする請求項３に記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記放熱フィン部は、前記ベース板部の前記基板側の他面に放熱を行う複数の第二フィンを備えている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記発熱部品は、前記ベース板部に嵌入するように取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のインバータ装置。
【請求項７】
前記ベース板部の前記基板側の他面を、前記電子部品が組み込まれた前記基板を含めて覆うカバーを備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のインバータ装置。
【請求項８】
前記カバーには、厚さ方向に貫通するように取り付けられた複数の第三フィンが備えられていることを特徴とする請求項７に記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直流電力から交流電力を電気的に生成する電源回路、またはその回路を持つ電力変換装置であるインバータは、制御装置等と組み合わせたインバータ装置として、近年、たとえば、モータ制御装置、電源装置等への利用分野が拡大している。
一般にインバータ装置は、高熱を発する、たとえば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、インテグラルパワーモジュール（ＩＰＭ）等のスイッチモジュールが用いられている。この発熱による他の電子部品への悪影響を防止するため、たとえば、スイッチモジュールをヒートシンクに密着させるなどして冷却している。
【０００３】
ヒートシンクは、たとえば、特許文献１に示されるように、一面側にスイッチモジュールが密着するように実装されているベース板部と、このベース板部の他面に設けられた並列に取り付けられた複数のフィンとで構成されている。ヒートシンクと対向して配置されたファンが、フィン間に冷却風を送り込むように構成されている。ファンが送り込む冷却風は、それが接触するベース板部、およびフィンから熱を奪うので、スイッチモジュールの発熱が放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７７３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に示されるものでは、フィンは空気の流れる方向に向かって一様な構造とされているので、ファンからの空気流は進行に伴い整流されることになる。空気流が整流されると、フィンおよびベース板部に接触する空気が一定となり、この空気の温度が順次上昇するので、フィンおよびベース板部と空気との温度差が小さくなり、熱交換の効率が低下する。特に、スイッチモジュールのような発熱部品が下流側に配置されている場合に効果的な冷却が行えない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、空気流の下流側における熱交換の効率を向上させ、効果的な冷却を行える得るインバータ装置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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様は、複数の電子部品が組み込まれた基板と、該電子部品の内発熱量の大きな発熱部品に隣接して設置されたベース板部と、該ベース板部の前記基板に対して反対側の一面に略並列するように設けられ、複数の流体通路を形成する複数の第一フィンを有する放熱フィン部と、前記流体通路の一方の端部に対向して設置され、前記流体通路に沿った流体流れ方向に流体を供給するファンと、を備えているインバータ装置であって、前記放熱フィン部には、前記流体流方向に交差する方向に前記流体通路の複数を合体させる合流部が、前記流体流れ方向に複数備えられ、該合流部間の距離は前記発熱部品の近傍で他の部分よりも小さくされているインバータ装置である。
【０００８】
本態様にかかるインバータ装置では、発熱部品が発生する熱は隣接されたベース板部およびベース板部の一面に取り付けられた複数の第一フィンによって構成された放熱フィン部に伝達され、ベース板部および放熱フィン部を昇温させる。ファンによって発生する流体流、たとえば、空気流が、複数の第一フィンによって形成される流体通路を流れる。流体通路を流れる流体、たとえば、空気は、ベース板部および放熱フィン部との熱交換によってベース板部および放熱フィン部から熱量を奪い、それらを冷却する。
このとき、放熱フィン部には、流体流方向に交差する方向に流体通路の複数を合体させる合流部が備えられているので、合流部において流体通路を流れる流体を案内する部材が途切れることになる。案内する部材がなくなると、流体通路を流れる流体は、それぞれ隣の流体通路に流れようとするので、境界部分で相互にぶつかりあうことになる。これにより、流体通路を流れる流体は流れが乱される、言い換えると乱流とされるので、流体通路の横断面内における流体の流れる位置を変動させることができる。
【０００９】
この流体通路の横断面内における流体の流れ位置の変動は合流部を過ぎた流体通路でも残存するので、この部分におけるベース板部および放熱フィン部に接触する流体は、熱交換によって昇温されていない流体と入れ替わることになるので、熱交換の効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
合流部を過ぎてしばらくすると流体通路を流れる流体は整流されるが、本態様では、この合流部が流体流れ方向に複数備えられているので、流体は各合流部を通過する都度乱流とされる。これにより、全体の熱交換の効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
また、各合流部間の距離は発熱部品の近傍で他の部分よりも小さくされているので、発熱部品の近傍で温度が比較的高いベース板部および放熱フィン部における熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００１０】
前記態様では、少なくとも前記発熱部品の近傍に位置する前記合流部は、前記発熱部品側が下流側に位置するように前記流体流れ方向に対して傾斜するように備えられていてもよい。
【００１１】
このようにすると、合流部で流体は発熱部品の方に向かって流れる流れができるので、発熱部品の近傍で温度が比較的高いベース板部および放熱フィン部へより多くの流体を流すことができる。
したがって、発熱部品の近傍で温度が比較的高いベース板部および放熱フィン部における熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００１２】
前記態様では、複数の前記第一フィンの自由端側を覆うフィンカバーを備え、前記流体通路は周囲が密閉された密閉流体通路とされている構成としてもよい。
この場合、前記密閉流体通路は、前記発熱部品の近傍で横断面積が減少するようにされていることが好ましい。
【００１３】
このように、発熱部品の近傍で横断面積が減少する密閉流体通路とすると、発熱部品の近傍で流体の流速が増加するので、単位時間当たりに接触する流体の量を増加させることができる。単位時間当たりに接触する流体の量を増加すると、その分熱交換量が増加するので、発熱部品の近傍で温度が比較的高いベース板部および放熱フィン部における熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００１４】
前記態様では、前記放熱フィン部は、前記ベース板部の前記基板側の他面に放熱を行う複数の第二フィンを備えていてもよい。
【００１５】
このようにすると、他面側においても第二フィンによって放熱面積が増加するので、熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００１６】
前記態様では、前記発熱部品は、前記ベース板部に嵌入するように取り付けられていてもよい。
【００１７】
このようにすると、発熱部品からベース板部への伝熱面積が増加するので、より多くの熱量を発熱部品からベース板部へ伝達することができる。また、発熱部品の側面から第二フィンへ伝熱される伝熱経路が形成されるので、第二フィンへの伝熱を増加させることができる。
これらにより、ベース板部および放熱フィン部での熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００１８】
前記態様では、前記ベース板部の前記基板側の他面を、前記電子部品が組み込まれた前記基板を含めて覆うカバーを備えている構成としてもよい。
【００１９】
このようにすると、電子部品が組み込まれた基板は、ベース板部とカバーとによって閉鎖された空間に位置することになるので、インバータ装置を開放された空間に設置することができる。したがって、インバータ装置の設置場所を自由に設定することができるので、使用する範囲を拡げることができる。
【００２０】
前記構成では、前記カバーには、厚さ方向に貫通するように取り付けられた複数の第三フィンが備えられているのが好ましい。
【００２１】
このようにすると、第三フィンによってカバー内の空間に籠る熱の放熱面積を向上させることができるので、インバータ装置を効果的な冷却を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、放熱フィン部には、流体流方向に交差する方向に流体通路の複数を合体させる合流部が備えられているので、熱交換の効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
この合流部が流体流れ方向に複数備えられているので、流体は各合流部を通過する都度乱流とされるので、全体の熱交換の効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
各合流部間の距離は発熱部品の近傍で他の部分よりも小さくされているので、発熱部品の近傍で温度が比較的高いベース板部および放熱フィン部における熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態にかかるインバータ装置が設置されたトラックの概略構成を示す側面ブロック図である。
【図２】図１のインバータ装置および遮熱板を示す斜視図である。
【図３】図２の遮熱板を除くＸ−Ｘ断面図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ断面図である。
【図５】図３のＺ−Ｚ断面図である。
【図６】図４のＡ部を拡大して示す拡大図である。
【図７】本発明の第一実施形態にかかるインバータ装置の別の実施形態を示す図４と同様部分の断面図である。
【図８】本発明の第一実施形態にかかるインバータ装置のさらに別の実施形態を示す図４と同様部分の断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態にかかるインバータ装置を示す斜視図である。
【図１０】図９のＵ−Ｕ断面図である。
【図１１】図１０のＶ−Ｖ断面図である。
【図１２】図１０のＷ−Ｗ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態にかかる陸上輸送用冷凍装置の電動コンプレッサのモータ制御装置として用いられるインバータ装置１について、図１〜図６を参照して説明する。
図１は、第一実施形態にかかるインバータ装置１が設置されたトラック３の概略構成を示す側面ブロック図である。
【００２５】
トラック３の荷台には、冷却空間を形成する保冷庫５が搭載されている。
陸上輸送用冷凍装置７は、たとえば、保冷庫５の前部上部に設置されている。陸上輸送用冷凍装置７には、図示を省略しているが電動コンプレッサによって冷媒が循環され、冷媒の状態変化によって保冷庫５内を冷却する冷凍回路が備えられている。
電動コンプレッサを駆動する制御装置としてのインバータ装置１および電源としてのバッテリ９は、たとえば、トラック３の荷台下部に取り付けられている。
インバータ装置１は、解放された空間に取り付けられており、その下方には、路面１３からの輻射熱を遮る遮熱板１１が備えられている。
【００２６】
図２は、インバータ装置１および遮熱板１１を示す斜視図である。図３は、図２の遮熱板１１を除くＸ−Ｘ断面図である。図４は、図３のＹ−Ｙ断面図である。図５は、図３のＺ−Ｚ断面図である。図６は、図４のＡ部を拡大して示す拡大図である。
【００２７】
インバータ装置１には、種々の電子部品１５が取り付けられた基板１７と、スイッチモジュール（発熱部品）１９と、スイッチモジュール１９が嵌入するように取り付けられているベースプレート（ベース板部）２１と、ベースプレート２１の下面（一面）２３に略並列するように取り付けられた複数の下側フィン（第一フィン）２５を有する放熱フィン部２７と、放熱フィン部２７の一端部に対向するように取り付けられたファン２９と、ベースプレート２１の上面（他面）３１を、基板１７を含めて覆うカバー３３と、が備えられている。
ファン２９は屋外で用いられるので、防塵防水仕様とされている。
【００２８】
スイッチモジュール１９としては、たとえば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、あるいは、ＩＧＢＴを中心に制御信号増幅回路や電流・電圧・温度といった保護回路、還流用ダイオードなどが１つのパッケージに収められたインテグラルパワーモジュール（ＩＰＭ）が用いられる。
スイッチモジュール１９は、図４に示されるように基板１７におけるファン２９が形成する空気流方向（流体流方向）Ｌの下流側（図４の右側）で、かつ、右側（図４の下側）に取り付けられている。
【００２９】
ベースプレート２１は、伝熱性のよい金属製の厚板である。下側フィン２５は、板状をした金属製であり、一長辺がベースプレート２１に固定して取り付けられている。下側フィン２５は、ダイカストによる成型や、押出成型によってベースプレート２１と一体に成型されてもよいし、別体に成型し、かしめ、ロウ付け等によりベースプレート２１に取り付けられてもよい。
下側フィン２５の先端部（自由端側）は、空気流方向Ｌに沿った高さがスイッチモジュール１９の直前で最小となるように湾曲形状とされている。
【００３０】
全ての下側フィン２５の先端部は、フィンカバー３５によって覆われている。フィンカバー３５は下側フィン２５の先端部の湾曲形状に沿うように湾曲された板材である。
下側フィン２５は幅方向（空気流方向Ｌに略直交する方向）に略等間隔に取り付けられており、隣り合う下側フィン２５とフィンカバー３５とで周囲が密閉された密閉流体通路（流体通路）３７が形成されている。
したがって、密閉流体通路３７は、スイッチモジュール１９の近傍で横断面積が減少している。
【００３１】
なお、フィンカバー３５は、条件に応じて取り付けるものであり、これを省略して密閉されない流体通路を形成するようにしてもよい。この場合には、下側フィン２５の先端部の高さは、スイッチモジュール１９の近傍で他と同等、あるいは、むしろ他よりも高くして伝熱面積を大きくするほうが好ましい。
【００３２】
下側フィン２５には、空気流方向Ｌに沿って複数か所、たとえば、３か所に下側フィン２５の全高さに亘るスリット部３９が形成されている。スリット部３９は、空気流方向Ｌに対して右隣の下側フィン２５ほど空気流方向Ｌの下流側に位置するように形成されている。これにより、図４に示されるように密閉流体通路３７が相互に連通し、すなわち、全ての密閉流体通路３７が合体した合流部４１（以下、位置の違いを特定する必要がある場合には、サフィックスａ，ｂ，ｃを付けて区別する。）が形成されている。
【００３３】
合流部４１は、スイッチモジュール１９の取付位置である基板１７の空気流方向Ｌの下流側で、かつ、右側に向けて空気流方向Ｌに対して傾斜する（空気流方向Ｌに交差する方向に延在する）ように形成されている。したがって、合流部４１はスイッチモジュール１９側が下流側に位置するように形成されている。
スイッチモジュール１９の前後に位置する合流部４１ａ，４１ｂの間隔は、スイッチモジュール１９と離れた位置にある合流部４１ｂ，４１ｃの間隔よりも小さくなるようにされている。すなわち、合流部４１間の距離はスイッチモジュール１９の近傍で他の部分よりも小さくされている。言い換えると、合流部４１はピッチがスイッチモジュール１９の近傍で小さくなるように設置されている。
【００３４】
なお、本実施形態では、合流部４１は空気流方向Ｌに対して一方向に傾斜するように形成されているが、これに限定されるものではない。
たとえば、合流部４１は、図７に示されるように空気流方向Ｌに対して略直交するように形成されてもよい。
また、合流部４１は、図８に示されるように、スイッチモジュール１９が幅方向で略中心位置にある場合、空気流方向Ｌの下流側に向かってスイッチモジュール１９位置が最下流側に位置する山形を形成するように形成されてもよい。さらに、合流部４１は、全幅に設けずに幅方向の一部に設けるようにしてもよい。
【００３５】
スリット３７は、下側フィン２５を取り付けた後で加工してもよいし、複数枚の板状体を、間隔をあけて取り付けて形成してもよい。取り付けた後で加工する場合、たとえば、放電加工を用いたワイヤカットで簡単に、かつ、安価に形成することができる。
【００３６】
カバー３３は、たとえば、金属製の一面が解放された箱形状をし、ベースプレート２１にその上面３１を、基板１７を含めて覆うように取り付けられている。基板１７はカバー３３およびベースプレート２１とで密閉されていることになる。
このように基板１７は、ベースプレート２１とカバー３３とによって閉鎖された空間に位置することになるので、インバータ装置１を開放された空間（本実施形態のように荷台の下部）に設置することができる。したがって、インバータ装置１の設置場所を自由に設定することができるので、使用する範囲を拡げることができる。
【００３７】
カバー３３の上面には、略全長に亘り、空気流方向Ｌに延在するように並列された放熱フィン（第三フィン）４３が備えられている。
放熱フィン４３は、カバー３３の厚さ方向に貫通するように取り付けられている。言い換えると、放熱フィン４３はカバー３３の内部にも外部にも連続して存在している。これにより、カバー３３内部の熱を吸収して外部に放熱することができる。放熱フィン４３は放熱フィン部２７を構成している。
【００３８】
以上のように構成された本実施形態にかかるインバータ装置１の冷却動作について説明する。
スイッチモジュール１９が発生する熱は、スイッチモジュール１９とベースプレート２１との接触面からベースプレート２１に伝達され、さらにベースプレート２１からその下面２３に取り付けられた下側フィン２５に伝達され、ベースプレート２１および下側フィン２５を昇温させる。また、スイッチモジュール１９が発生する熱は、空気に伝達され、カバー３３の内部を昇温させる。
【００３９】
スイッチモジュール１９は、ベースプレート２１に嵌入する、言い換えると、掘り込まれるように取り付けられているので、スイッチモジュール１９からベースプレート２１への伝熱面積を増加させることができる。これにより、より多くの熱量をスイッチモジュール１９からベースプレート２１へ伝達することができる。
なお、スイッチモジュール１９は、ベースプレート２１へ嵌入するようにではなく、接触するように取り付けられていてもよい。
【００４０】
ファン２９によって発生する空気流４５が、複数の下側フィン２５およびフィンカバー３５によって形成される密閉流体通路３７を流れる。密閉流体通路３７を流れる空気は、ベースプレート２１および下側フィン２５との熱交換によってベースプレート２１および下側フィン２５から熱量を奪い、それらを冷却する。
なお、放熱効果を増加させるためにベースプレート２１の下面２３および／または下側フィン２５の表面に、たとえば、銀粉などを溶射して放熱面積を増加させるようにしてもよい。
【００４１】
このとき、ファン２９からの空気流４５は、密閉流体通路３７の入口近傍では乱流状態であるが、しばらく下流側に流れる間に整流される。整流された空気流４５は、密閉流体通路３７の横断面内における空気の移動する位置がほとんど変化せずに流れている。
この整流された空気流４５が合流部４１に入ると側面を案内していた下側フィン２５が途切れてなくなるので、図６に示されるように、隣の密閉流体通路３７に流れようとする。隣へ流れ込むことによる乱れおよび相互の流れ込みがぶつかることによって密閉流体通路３７を流れる空気流４５が乱される、言い換えると乱流とされる。
【００４２】
この乱流とされた空気流４５が引き続く密閉流体通路３７に流入するので、合流部４１およびそれに続く密閉流体通路３７では、密閉流体通路３７の横断面内における空気の流れる位置を変動させることができる。
この部分においては、ベースプレート２１および下側フィン２５に接触する空気は、熱交換によって昇温されていない空気と入れ替わることになるので、熱交換の効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００４３】
合流部４１を過ぎてしばらくすると密閉流体通路３７を流れる空気流４５は整流されるが、次の合流部４１においてこれが繰り返される。このように、合流部４１が空気流方向Ｌに沿って複数、たとえば、３個所に備えられているので、空気流４５は各合流部４１を通過する都度乱流とされる。このように合流部４１を通る都度熱交換の効率を向上させることができるので、全体の熱交換の効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００４４】
また、スイッチモジュール１９の前後に位置する合流部４１ａ，４１ｂの間隔は、スイッチモジュール１９と離れた位置にある合流部４１ｂ，４１ｃの間隔よりも小さくなるようにされているので、スイッチモジュール１９の近傍で温度が比較的高いベースプレート２１および下側フィン２５における熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００４５】
また、合流部４１は、スイッチモジュール１９側が下流側に位置するように空気流方向４５に対して傾斜するように備えられているので、合流部４１では、図６に一点鎖線で示される空気流４７が発生する。この空気流４７によってスイッチモジュール１９の近傍で温度が比較的高いベースプレート２１および下側フィン２５へより多くの空気を流すことができる。したがって、スイッチモジュール１９の近傍で温度が比較的高いベースプレート２１および下側フィン２５における熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００４６】
下側フィン２５の先端部は、空気流方向Ｌに沿った高さがスイッチモジュール１９の直前で最小となるように湾曲形状とされているので、密閉流体通路３７は、スイッチモジュール１９の近傍に至るまで横断面積が漸減し、スイッチモジュール１９の近傍で最小となり、その後漸増している。
このようにスイッチモジュール１９の近傍で密閉流体通路３７の横断面積が減少しているので、スイッチモジュール１９の近傍で空気流４５の流速が増加する。空気流４５の流速が増加すると、単位時間当たりベースプレート２１および下側フィン２５に接触する空気の量を増加させることができる。
【００４７】
単位時間当たりに接触する空気の量が増加すると、ベースプレート２１および下側フィン２５と空気との熱交換量が増加するので、スイッチモジュール１９の近傍で温度が比較的高いベースプレート２１および下側フィン２５における熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
比較的熱交換量を増加させたいスイッチモジュール１９の近傍以外では圧力損失を減少させるために密閉流体通路３７の横断面積は大きくされている。また、圧力損失を考慮して密閉流体通路３７の横断面積は急激に変動しないようにされている。
【００４８】
スイッチモジュール１９が発生する熱量の内、カバー３３の内部の空気に伝達された熱量は、放熱フィン４３のカバー３３の内部に位置する部分およびカバー３３の内表面で吸収し、放熱フィン４３のカバー３３の外部に位置する部分およびカバー３３の外表面から外気に放熱される。これにより、カバー３３の内部空気は冷却される。
このように、放熱フィン４３がカバー３３内の空間に籠る熱の外部への放熱面積を増加させることができるので、インバータ装置１を効果的に冷却することができる。
なお、放熱効果を増加させるためにカバー３３の表面および／または放熱フィン４３の表面に、たとえば、銀粉などを溶射して放熱面積を増加させるようにしてもよい。
【００４９】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態にかかるインバータ装置１について、図９〜図１２を用いて説明する。本実施形態にかかるインバータ装置１は、陸上輸送用冷凍装置の電動コンプレッサのモータ制御装置として用いられ、たとえば、バス等で車内の密閉された空間に設置されるものである。
本実施形態は、設置場所の関係でカバー３３が備えられておらず、これに関連した部分の構成が第一実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。
【００５０】
図９は、インバータ装置１を示す斜視図である。図１０は、図９のＵ−Ｕ断面図である。図１１は、図１０のＶ−Ｖ断面図である。図１２は、図１０のＷ−Ｗ断面図である。
本実施形態にかかるインバータ装置１は、密閉された空間に設置されるので、基板１７を覆うカバー３３が備えられておらず、基板１７がむき出し状態とされている。
ベースプレート２１の上面３１には、下側フィン２５と略同じ方向に延在し、略並列するように取り付けられた複数の上側フィン（第二フィン）４９が取り付けられている。
【００５１】
上側フィン４９は、略矩形状をした金属製の板状であり、一長辺がベースプレート２１の上面３１に固定して取り付けられている。上側フィン４９は、ダイカストによる成型や、押出成型によってベースプレート２１と一体に成型されてもよいし、別体に成型し、かしめ、ロウ付け等によりベースプレート２１に取り付けられてもよい。
上側フィン４９は、たとえば、スイッチモジュール１９の部分等の部材が存在する位置では、切り欠かれている。
上側フィン４９は幅方向に略等間隔に取り付けられており、隣り合う上側フィン４９によって流体通路５１が形成されている。
【００５２】
ファン２９は、上部高さ位置が上側フィン４９の上端部と同等あるいはそれよりも高くなるように第一実施形態に比べて大きくされている。
インバータ装置１は、密閉された空間に設置されるので、フィン２９は第一実施形態のように防水防塵仕様とする必要は少ない。
【００５３】
以上のように構成された本実施形態にかかるインバータ装置１の冷却動作について説明する。
スイッチモジュール１９が発生する熱は、スイッチモジュール１９とベースプレート２１との接触面からベースプレート２１に伝達され、さらにベースプレート２１からその下面２３に取り付けられた下側フィン２５および上面３１に取り付けられた上側フィン４９に伝達される。これにより、ベースプレート２１、下側フィン２５および上側フィン４９を昇温させる。
【００５４】
このとき、スイッチモジュール１９は、ベースプレート２１に嵌入する、言い換えると、掘り込まれるように取り付けられているので、スイッチモジュール１９からベースプレート２１への伝熱面積を増加させることができる。これにより、より多くの熱量をスイッチモジュール１９からベースプレート２１へ伝達することができる。
また、スイッチモジュール１９の側面から上側フィン４９へ伝熱される伝熱経路が形成されるので、上側フィン４９への伝熱量を増加させることができる。
なお、スイッチモジュール１９は、ベースプレート２１へ嵌入するようにではなく、接触するように取り付けられていてもよい。
【００５５】
ファン２９によって発生する空気流４５が、密閉流体通路３７および流体通路５１を流れ、ベースプレート２１、下側フィン２５および上側フィン４９との熱交換によってベースプレート２１、下側フィン２５および上側フィン４９から熱量を奪い、それらを冷却する。
このように、ベースプレート２１の下面２３および上面３１に、それぞれ下側フィン２５および上側フィン４９が取り付けられ、放熱面積が増加するので、熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
なお、放熱効果を増加させるためにベースプレート２１、下側フィン２５および上側フィン４９の少なくともいずれかの表面に、たとえば、銀粉などを溶射して放熱面積を増加させるようにしてもよい。
【００５６】
このとき、密閉流体通路３７では、第一実施形態と同様に合流部４１が形成されているので、この部分で空気流４５が乱される、言い換えると乱流とされる。これにより、第一実施形態で説明したように熱交換の効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
また、合流部４１は空気流方向Ｌに沿って複数、たとえば、３個所に備えられているので、全体の熱交換の効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００５７】
スイッチモジュール１９の前後に位置する合流部４１ａ，４１ｂの間隔は、スイッチモジュール１９と離れた位置にある合流部４１ｂ，４１ｃの間隔よりも小さくなるようにされているので、スイッチモジュール１９の近傍で温度が比較的高いベースプレート２１および下側フィン２５における熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００５８】
また、合流部４１は、スイッチモジュール１９側が下流側に位置するように空気流方向４５に対して傾斜するように備えられているので、第一実施形態で説明したと同様にスイッチモジュール１９の近傍で温度が比較的高いベースプレート２１および下側フィン２５における熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
なお、本実施形態では、下側フィン２５に合流部４１を形成しているが、上側フィン４９に、あるいは両者に合流部を形成してもよい。
【００５９】
なお、本実施形態でも、合流部４１は、図７に示されるように空気流方向Ｌに対して略直交するように形成されてもよい。
また、合流部４１は、図８に示されるように、スイッチモジュール１９が幅方向で略中心位置にある場合、空気流方向Ｌの下流側に向かってスイッチモジュール１９位置が最下流側に位置する山形を形成するように形成されてもよい。
さらに、合流部４１は、全幅に設けずに幅方向の一部に設けるようにしてもよい。
【００６０】
下側フィン２５の先端部は、空気流方向Ｌに沿った高さがスイッチモジュール１９の直前で最小となるように湾曲形状とされているので、密閉流体通路３７は、スイッチモジュール１９の近傍に至るまで横断面積が漸減し、スイッチモジュール１９の近傍で最小となり、その後漸増している。このようにスイッチモジュール１９の近傍で密閉流体通路３７の横断面積が減少しているので、スイッチモジュール１９の近傍で空気流４５の流速が増加する。空気流４５の流速が増加すると、単位時間当たりベースプレート２１および下側フィン２５に接触する空気の量を増加させることができる。単位時間当たりに接触する空気の量が増加すると、ベースプレート２１および下側フィン２５と空気との熱交換量が増加するので、スイッチモジュール１９の近傍で温度が比較的高いベースプレート２１および下側フィン２５における熱交換効率を向上させることができ、効果的な冷却を行うことができる。
【００６１】
スイッチモジュール１９が発生する熱量の内、カバー３３の内部の空気に伝達された熱量は、放熱フィン４３のカバー３３の内部に位置する部分およびカバー３３の内表面で吸収し、放熱フィン４３のカバー３３の外部に位置する部分およびカバー３３の外表面から外気に放熱される。これにより、カバー３３の内部空気は冷却される。
このように、放熱フィン４３がカバー３３内の空間に籠る熱の外部への放熱面積を増加させることができるので、インバータ装置１を効果的に冷却することができる。
【００６２】
なお、本発明は以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形を行ってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１  インバータ装置
１５  電子部品
１７  基板
１９  スイッチモジュール
２１  ベースプレート
２３  下面
２５  下側フィン
２７  放熱フィン部
２９  ファン
３１  上面
３３  カバー
３５  フィンカバー
３７  密閉流体通路
４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ  合流部
４３  放熱フィン
４９  上側フィン
５１  流体通路
【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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