(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換を行う電力変換装置（１０１，１０２，１０３，１０４）であって、
半導体素子（２１）を内蔵する複数の半導体モジュール（２０）と、
上記複数の半導体モジュールと共に積層配置される複数の冷却管（１２）と、
上記複数の冷却管と上記複数の半導体モジュールとを積層方向（Ｘ）に圧接させるために上記複数の冷却管のうち上記積層方向の一方の外側に位置する外側冷却管（１２ａ）を加圧する加圧面（３１ａ）と、上記複数の半導体モジュールとは別の電子部品（４０，５０）から発せられる熱を熱伝導によって受熱する受熱面（３１ｂ）と、を有する金属製の加圧部材（３１，１３１，２３１）と、
を含み、上記加圧部材の上記受熱面は、電気絶縁材料からなる電気絶縁層（３７）を介して上記電子部品の放熱部（４５，４６，５１）に重なる、電力変換装置（１０１，１０２，１０３，１０４）。
【請求項２】
上記電気絶縁層は、電気絶縁性及び熱伝導性を有するシート（３７）によって構成されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
上記電子部品の上記放熱部を該放熱部によって上記電気絶縁層が押圧されるように付勢する付勢部材（４７，５２）を備える、請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
上記複数の半導体モジュール、上記複数の冷却管及び上記加圧部材を共に収容するケース（１）と、上記電子部品の上記放熱部を上記ケースに固定する固定部材（４７，５２）と、を備え、上記固定部材によって上記付勢部材が構成される、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
上記電子部品は、電力変換回路（８０）を構成するコンデンサ（４０）であり、上記コンデンサは、コンデンサ素子（４１）と、該コンデンサ素子に接続された一対の金属電極（４４ｐ，４４ｎ）と、該一対の金属電極のそれぞれを上記複数の半導体モジュールに接続する金属製のバスバ（４５，４６）と、を備え、上記バスバによって上記電子部品の上記放熱部が構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
上記電子部品は、上記複数の半導体モジュールを制御する制御基板（５０）である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
電力変換を行う電力変換装置（１０４）であって、
半導体素子（２１）を内蔵する複数の半導体モジュール（２０）と、
上記複数の半導体モジュールと共に積層配置される複数の冷却管（１２）と、
上記複数の冷却管と上記複数の半導体モジュールとを積層方向（Ｘ）に圧接させるために上記複数の冷却管のうち上記積層方向の一方の外側に位置する外側冷却管（１２ａ）を加圧する加圧面（３１ａ）と、上記複数の半導体モジュールとは別の電子部品（４０，５０）から発せられる熱を熱伝導によって受熱する受熱面（３１ｂ）と、を有する金属製の加圧部材（３１）と、
上記複数の半導体モジュール、上記複数の冷却管及び上記加圧部材を共に収容し、且つ上記電子部品と接触する金属製のケース（１）と、を備え、
上記加圧部材は、上記受熱面が上記ケースを介して上記電子部品と熱的に接触するように構成されている、電力変換装置（１０４）。
【請求項８】
上記加圧部材の上記受熱面は、熱伝導性を有する材料からなる熱伝導層（３７）を介して上記ケースに重なることによって該ケースを介して上記電子部品と熱的に接触している、請求項７に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリッド自動車等には、車両走行用のモータを駆動させるため、バッテリからの直流電力を交流電力に変換する電力変換装置が搭載されている。電力変換装置は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールを備えている。半導体モジュールは、半導体素子に流れる被制御電流によって発熱する。大容量の半導体モジュールを使用した場合、該半導体モジュールでの発熱が大きくなる傾向にあるため、冷却性能の高い冷却器が必要になる。更に、この種の電力変換装置の設計に際しては、小型で車両搭載性に優れた電力変換装置を構築する要請がある。
【０００３】
そこで、下記特許文献１には、半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却する冷却管とを、交互に積層して半導体積層ユニットを構成した電力変換装置が開示されている。この電力変換装置では、複数の冷却管が積層された積層型の冷却器が用いられている。この冷却器において、複数の冷却管と複数の半導体モジュールとを積層方向に圧接させるために、ばね部材によって弾性付勢された加圧部材が積層方向の一方の外側に位置する外側冷却管を加圧するように構成されている。これにより、半導体モジュールを、積層方向の両側から冷却することができ、半導体モジュールの冷却効率を向上させることができる。更に、この半導体積層ユニットは、隣接する２つの冷却管の間の空間に半導体モジュール以外の電子部品（発熱体）を冷却するのに使用する放熱体を挟み込むように構成されている。放熱体は、電子部品から受熱する受熱体にヒートパイプを介して接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６１１２５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、特許文献１に開示の電力変換装置には、以下のような課題がある。
積層型の冷却器において放熱体を挟み込むための余分な冷却管が必要になる。従って、冷却器における冷却媒体の流量が一定である場合、冷却媒体の一部が余分な冷却管に流れるため、半導体モジュールの冷却のための冷却管を流れる冷却媒体の流量が低下する。その結果、半導体モジュールに対する冷却器の冷却性能が低下するという問題が生じ得る。また、半導体モジュールとは別の電子部品を冷却するために、積層型の冷却器に加えて、放熱体、受熱体及びヒートパイプ等の専用の部品が必要になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、半導体モジュールを冷却する積層型の冷却器を利用して専用の部品を追加することなく半導体モジュールとは別の電子部品を冷却できる電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、
電力変換を行う電力変換装置（１０１，１０２，１０３，１０４）であって、
半導体素子（２１）を内蔵する複数の半導体モジュール（２０）と、
上記複数の半導体モジュールと共に積層配置される複数の冷却管（１２）と、
上記複数の冷却管と上記複数の半導体モジュールとを積層方向（Ｘ）に圧接させるために上記複数の冷却管のうち上記積層方向の一方の外側に位置する外側冷却管（１２ａ）を加圧する加圧面（３１ａ）と、上記複数の半導体モジュールとは別の電子部品（４０，５０）から発せられる熱を熱伝導によって受熱する受熱面（３１ｂ）と、を有する金属製の加圧部材（３１，１３１，２３１）と、
を含み、上記加圧部材の上記受熱面は、電気絶縁材料からなる電気絶縁層（３７）を介して上記電子部品の放熱部（４５，４６，５１）に重なる、電力変換装置（１０１，１０２，１０３，１０４）にある。
【発明の効果】
【０００８】
上記電力変換装置において、複数の冷却管によって積層型の冷却器が構成される。この積層型の冷却器によれば、複数の半導体モジュールのそれぞれを、加圧部材を用いて積層方向に加圧された複数の冷却管を介して積層方向の両側から冷却することができる。加圧部材は、外側冷却管を加圧する加圧面に加えて、複数の半導体モジュールとは別の電子部品から発せられる熱を熱伝導によって受熱する受熱面を有する。加圧部材において、受熱面にて受熱した熱は加圧面へと伝達され、該加圧面から外側冷却管へと放熱される。この場合、加圧部材の加圧面が放熱面となる。電子部品は、加圧部材を介して実質的に積層型の冷却器によって冷却される。従って、半導体モジュールの冷却に用いる加圧部材を利用することによって、専用の冷却用部品を追加することなく電子部品を冷却できる。
【０００９】
以上のごとく、上記態様によれば、半導体モジュールを冷却する積層型の冷却器を利用して専用の部品を追加することなく半導体モジュールとは別の電子部品を冷却できる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１の電力変換装置の断面図。
【図２】図１のII-II断面矢視図。
【図３】実施形態１におけるコンデンサ素子の拡大断面図。
【図４】実施形態１における半導体モジュールの正面図。
【図５】実施形態１における加圧装置の斜視図。
【図６】実施形態１の電力変換装置のインバータ回路図。
【図７】実施形態２の電力変換装置の断面図。
【図８】実施形態２における加圧装置の斜視図。
【図９】実施形態３の電力変換装置の断面図。
【図１０】実施形態３における加圧装置の斜視図。
【図１１】実施形態４の電力変換装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、電力変換装置に係る実施形態について、図面を参照しつつ説明する。この電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載され、直流電力と交流電力との間で電力変換を行う車載用電力変換装置として構成される。
【００１２】
尚、本明細書の図面では、特に断わらない限り、積層型の冷却器における複数の冷却管の積層方向（第１方向）を矢印Ｘで示し、該冷却管が延在する第２方向を矢印Ｙで示し、第１方向及び第２方向の双方に直交する第３方向を矢印Ｚで示すものとする。
【００１３】
（実施形態１）
図１及び図２に示されるように、実施形態１の電力変換装置１０１は、金属製のケース１を備えている。このケース１は、冷却器１０、複数の半導体モジュール２０、加圧装置３０、コンデンサ４０、制御基板５０、リアクトル６０及びＤＣ−ＤＣコンバータ７０等の要素を共に収容している。
【００１４】
冷却器１０は、冷却媒体を利用して複数の半導体モジュール２０を冷却する機能を有する。この冷却器１０は、積層型の冷却器であり、複数の半導体モジュール２０と共に積層配置される複数の冷却管１２を備えている。複数の冷却管１２は、複数の半導体モジュール２０のそれぞれが介装される空間１０ａを隔てて第１方向Ｘに積層されている。本実施形態では、第１方向Ｘに９つの冷却管１２が積層され、且つ９つの冷却管１２によって形成された８つの空間１０ａのそれぞれに半導体モジュール２０が介装されている。
【００１５】
冷却管１２は、第２方向Ｙに長尺状に延在し、且つ第１方向Ｘについての断面形状（第１方向Ｘ及び第３方向Ｚで規定される平面における断面形状）が矩形である。この冷却管１２は、冷却媒体の供給ヘッダ部１１及び排出ヘッダ部１４のそれぞれに並列的に接続されている。供給ヘッダ部１１から供給された冷却媒体は、冷却管１２内の冷媒流路１３を流れるときにこの冷却管１２の第１方向Ｘの両側に位置する半導体モジュール２０を冷却したのちに排出ヘッダ部１４に排出される。冷却媒体として、例えばエチレングリコール系の不凍液を混入した水、水やアンモニア等の自然冷媒、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒などが使用可能である。
【００１６】
加圧装置３０は、加圧部材３１、弾性部材３５及び支持ピン３６を備えている。加圧部材３１は、支持ピン３６によって支持された弾性部材３５を介して外側冷却管１２ａに向けて弾性付勢されている。外側冷却管１２ａは、複数の冷却管１２のうち第１方向Ｘの一方の外側に位置する冷却管１２である。加圧部材３１は、加圧面３１ａ及び受熱面３１ｂを有する。加圧面３１ａは、複数の冷却管１２と複数の半導体モジュール２０とを第１方向Ｘに圧接させるために弾性部材３５の弾性付勢力にしたがって外側冷却管１２ａを加圧する面である。受熱面３１ｂは、コンデンサ４０から発せられる熱を熱伝導によって受熱する面である。
【００１７】
コンデンサ４０は、コンデンサ素子４１、電極部４４及びバスバ４５，４６を備えている。電極部４４は、いずれもメタリコン電極（溶射金属電極）である一対の金属電極４４ｐ，４４ｎからなる。一方の金属電極４４ｐは、金属板状のバスバ４５を介して半導体素子２１の正極端子２１ｐに連結されている。同様に、他方の金属電極４４ｎは、金属板状のバスバ４６を介して半導体素子２１の負極端子２１ｎに連結されている。コンデンサ素子４１は、金属電極間方向の熱伝導率が低い。コンデンサ４０で発せられる熱は、一対の金属電極４４ｐ，４４ｎを介してバスバ４５，４６に伝わるように構成されている。従って、バスバ４５，４６は、コンデンサ４０の放熱部として構成されている。
【００１８】
バスバ４５及びバスバ４６はいずれも第１方向Ｘに長尺状に延在しており、加圧部材３１の受熱面３１ｂとの間に絶縁放熱シート３７を挟み込んだ状態で、ケース１に設けられた立設壁２に締結ボルト４７を介して締め付け固定されている。尚、以下の説明では、絶縁放熱シート３７を、単にシート３７ともいう。これにより、シート３７はバスバ４５，４６によってその圧縮方向に押圧される。例えばバスバ４６の場合、図２が参照されるように、締結ボルト４７のボルト軸４７ａは、バスバ４６を板圧方向に貫通する貫通孔４６ｂを通じて立設壁２のボルト穴２ａに螺合している。締結ボルト４７は、バスバ４５，４６をケース１に固定する固定部材であるとともに、バスバ４５，４６を該バスバ４５，４６によってシート３７が押圧されるように付勢する付勢部材として構成されている。
【００１９】
図３に示されるように、コンデンサ４０のコンデンサ素子４１は、フィルム表面に金属層４３が形成された誘電体フィルム４２からなるフィルムコンデンサ素子である。このコンデンサ素子４１は、誘電体フィルム４２を第１方向Ｘの仮想軸を中心に巻回することによって形成される。誘電体フィルム４２は、合成樹脂（ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰＳ、ＰＥＮなど）からなる。金属層４３は、誘電体フィルム４２の表面に金属（Ａｌ、Ｚｎなど）を蒸着させることによって形成される。金属層４３は、一方の金属電極４４ｐに接続された第１金属層４３ａと、他方の金属電極４４ｎに接続された第２金属層４３ｂと、が含まれる。第１金属層４３ａ及び第２金属層４３ｂは、第１方向Ｘに互いに平行に延在している。
【００２０】
図４に示されるように、半導体モジュール２０は、モジュール本体に２つの半導体素子２１を内蔵する２ｉｎ１型のモジュールである。この半導体モジュール２０は、一対の電極端子である前記の正極端子２１ｐ及び負極端子２１ｎと、後述の補助バッテリ（図６中の補助バッテリＢ２）の正極に接続される出力端子２２と、制御基板５０のうち半導体素子２１を駆動制御する制御回路に接続される制御端子２３と、を備えている。
【００２１】
ここで、上記の加圧装置３０の更なる詳細な構成について図５を参照しつつ説明する。
【００２２】
図５に示されるように、加圧部材３１は、垂直板部３２及び水平板部３３からなる、断面形状が略Ｌ字状の板材として構成されている。この加圧部材３１は、ステンレス鋼、炭素鋼等の金属材料からなる。
【００２３】
垂直板部３２は、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚによって規定される平面上に延在する板状部分である。垂直板部３２の板厚方向（第１方向Ｘ）の一方の面が前記の加圧面３１ａとなる。加圧面３１ａは、外側冷却管１２ａの主面１２ｂに面接触する平坦な面である。加圧面３１ａは、その面積が外側冷却管１２ａの主面１２ｂの面積を上回り、且つ主面１２ｂの全体と面接触している。この場合、加圧面３１ａは、加圧部材３１から外側冷却管１２ａへの熱伝導によって放熱を行う放熱面として構成されている。
【００２４】
水平板部３３は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定される平面上に延在する板状部分である。水平板部３３は、垂直板部３２と直交し、且つその一端部（図５中の左側の端部）が垂直板部３２の一端部（図５中の上側の端部）に連接するように構成されている。水平板部３３の板厚方向（第３方向Ｚ）の一方の面が前記の受熱面３１ｂとなる。
【００２５】
水平板部３３において、受熱面３１ｂとバスバ４５の対向面４５ａとの間にシート３７が介在し、且つ受熱面３１ｂとバスバ４６の対向面４６ａとの間にシート３７が介在している。従って、加圧部材３１の受熱面３１ｂは、シート３７を介してコンデンサ４０の放熱部であるバスバ４５，４６に重ねられており、コンデンサ４０から発せられる熱を熱伝導によって受熱する。
【００２６】
弾性部材３５は、加圧部材３１を外側冷却管１２ａに向けて弾性付勢する機能を有する。本実施形態では、この弾性部材３５は、金属材料からなる板バネとして構成されている。弾性部材３５は、第２方向Ｙの両端部３５ａ，３５ａの間の中央領域に、加圧部材３１に向けて凸となるように湾曲した湾曲部３５ｂを備えている。弾性部材３５は、この湾曲部３５ｂにおいて加圧部材３１の垂直板部３２に当接している。弾性部材３５の両端部３５ａ，３５ａはそれぞれ、ケース１に固定された支持ピン３６によって第１方向Ｘについて加圧部材３１とは反対側から支持されている。
【００２７】
弾性部材３５の湾曲部３５ｂから加圧部材３１の垂直板部３２に作用した弾性付勢力は該垂直板部３２において第２方向Ｙに均一に分散されたのちに外側冷却管１２ａに伝わる。この場合、加圧部材３１は、加圧面３１ａにおいて外側冷却管１２ａの主面１２ｂに面接触した状態で、該外側冷却管１２ａを弾性部材３５とは反対側へ加圧する。従って、複数の冷却管１２と複数の半導体モジュール２０とを加圧部材３１によって第１方向Ｘに均一に圧接させることができる。
【００２８】
尚、弾性部材３５として、板ばねに代えて或いは加えて、コイルばね、ゴム等を用いることもできる。
【００２９】
シート３７は、電気絶縁材料からなる電気絶縁層を構成するシートであり、特に電気絶縁性及び熱伝導性（放熱性）を有する。このシート３７は、電気絶縁性に関する耐電圧性能が５ｋＶ／ｍｍ以上の範囲に属し、且つ熱伝導性に関する熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の範囲に属する特性を有する。このシート３７は、電気絶縁性が高く、且つ熱伝導性が高い。これにより、いずれも金属材料からなる加圧部材３１とバスバ４５，４６とをシート３７を隔てて電気的に絶縁するとともに、このシート３７を介してバスバ４５，４６から加圧部材３１への熱移動を促進することができる。このシート３７は、典型的には、シリコーンを主成分とする合成樹脂を用いて構成される。
【００３０】
図６に示されるように、電力変換装置１０１は、直流電源Ｂ１から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換回路であるインバータ回路８０を構成している。このインバータ回路８０において、複数の半導体モジュール２０は、制御基板５０に接続されており該制御基板５０によってそのスイッチング動作（オンオフ動作）が制御される。制御基板５０は、図２に示されるように、ケース１に設けられた立設壁３に、前記の締結ボルト４７と同様の固定部材としての締結ボルト５２を介して固定されている．
【００３１】
本実施形態では、コンデンサ４０ａ、リアクトル６０及び２つの半導体モジュール２０ａによって、電力変換回路であるインバータ回路８０の昇圧部８１が構成されている。この昇圧部８１は、半導体モジュール２０ａのスイッチング動作（オンオフ動作）によって直流電源Ｂ１の電圧を昇圧する機能を有する。コンデンサ４０ａは、直流電源Ｂ１から供給される電流に含まれるノイズ電流を除去するためのコンデンサであり、フィルタコンデンサとも称呼される。このコンデンサ４０ａは、前記のコンデンサ４０と同様に、フィルムコンデンサ素子を有するコンデンサとして構成されている。リアクトル６０は、インダクタを利用した受動素子である。
【００３２】
一方で、前記のコンデンサ４０及び６つの半導体モジュール２０ｂによって、電力変換回路であるインバータ回路８０の変換部８２が構成されている。この変換部８２は、昇圧部８１で昇圧された後の直流電力を半導体モジュール２０ｂのスイッチング動作（オンオフ動作）によって交流電力に変換する機能を有する。コンデンサ４０は、昇圧部８１で昇圧された直流電力を平滑化するためのコンデンサであり、平滑コンデンサとも称呼される。変換部８２で得られた交流電力によって、車両走行用の三相交流モータ９０が駆動される。
【００３３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、直流電源Ｂ１に接続されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、直流電源Ｂ１の電圧を降圧して、直流電源Ｂ１よりも低圧の補助バッテリＢ２を充電するのに用いられる。補助バッテリＢ２は、車両に搭載される各種機器の電源として使用される。
【００３４】
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記の電力変換装置１０１において、複数の冷却管１２によって積層型の冷却器１０が構成される。この積層型の冷却器１０によれば、複数の半導体モジュール２０のそれぞれを、加圧部材３１を用いて加圧された複数の冷却管１２を介して第１方向Ｘの両側から冷却することができる。従って、複数の半導体モジュール２０の冷却効率を向上させることができる。また、小型で車両搭載性に優れた電力変換装置１０１が実現できる。
加圧部材３１は、外側冷却管１２ａを加圧する加圧面３１ａに加えて、複数の半導体モジュール２０とは別の電子部品であるコンデンサ４０から発せられる熱を熱伝導によって受熱する受熱面３１ｂを有する。加圧部材３１において、受熱面３１ｂにて受熱した熱は加圧面３１ａへと伝達され、該加圧面３１ａから外側冷却管１２ａへと放熱される。この場合、加圧部材３１の加圧面３１ａが放熱面となる。従って、コンデンサ４０は、加圧部材３１を介して実質的に積層型の冷却器１０によって冷却される。
【００３５】
上記の電力変換装置１０１において、加圧部材３１の受熱面３１ｂは、電気絶縁材料からなるシート３７を介してコンデンサ４０の放熱部であるバスバ４５，４６に重ねられている。シート３７は、電気絶縁性を有するため、加圧部材３１とバスバ４５，４６との金属接触部分同士の絶縁を確保できる。更に、このシート３７は、熱伝導性（放熱性）を有するため、コンデンサ４０において一対の金属電極４４ｐ，４４ｎからバスバ４５，４６に伝達された熱を加圧部材３１に効率良く放熱することができる。その結果、コンデンサ４０のコンデンサ素子４１を両側（金属電極面側）から効率良く冷却することができる。
【００３６】
上記の電力変換装置１０１において、コンデンサ４０のバスバ４５，４６は、付勢部材としての締結ボルト４７によってシート３７を押圧するように付勢される。これにより、バスバ４５，４６とシート３７との接触状態が良くなり、且つシート３７を押し潰すことによって該シート３７における熱抵抗が低下する。その結果、バスバ４５，４６からシート３７を介して加圧部材３１へと伝わる熱の伝導性が良くなりコンデンサ４０の冷却性能を向上させることができる。また、締結ボルト４７は、バスバ４５，４６をケース１に固定するための固定部材であり、付勢部材及び固定部材を兼務している。従って、既存の固定部材を用いることによって、部品点数が増やすことなくシート３７を押圧することが可能になる。
【００３７】
以上のごとく、本実施形態によれば、半導体モジュール２０を冷却する積層型の冷却器１０を利用して専用の部品を追加することなく半導体モジュール２０とは別の電子部品であるコンデンサ４０を冷却できる電力変換装置１０１を提供することができる。
【００３８】
（実施形態２）
図７に示されるように、実施形態２の電力変換装置１０２は、実施形態１における加圧部材３１に代えて加圧部材１３１を備えている。その他は、実施形態１と同様である。従って、実施形態２を説明する図面において、加圧部材１３１以外の要素であって実施形態１と同一の要素には同一の符号を付しており、該同一の要素についての説明は省略するものとする。
【００３９】
図８に示されるように、加圧部材１３１は、垂直板部３２及び水平板部３４からなる、断面形状が略Ｌ字状の板材として構成されている。加圧部材１３１は、前記の加圧部材３１において水平板部３３が省略され、且つ水平板部３３と同様の形状の水平板部３４が追加されたものと同形状である。水平板部３４は、垂直板部３２と直交し、且つその一端部（図８中の左側の端部）が垂直板部３２の一端部（図８中の下側の端部）に連接するように構成されている。水平板部３４の板厚方向（第３方向Ｚ）の一方の面が前記の受熱面３１ｂとなる。
【００４０】
水平板部３３において、受熱面３１ｂと制御基板５０の放熱部である基板面５１との間にシート３７が介在している。従って、加圧部材１３１の受熱面３１ｂは、シート３７を介して制御基板５０の基板面５１に重ねられており、制御基板５０から発せられる熱を熱伝導によって受熱する。
【００４１】
制御基板５０の基板面５１は、加圧部材１３１の受熱面３１ｂとの間にシート３７を挟み込んだ状態で、ケース１に設けられた立設壁３に締結ボルト５２を介して締め付け固定されている。これにより、シート３７は制御基板５０の基板面５１によってその圧縮方向に押圧される。締結ボルト５２は、制御基板５０をケース１に固定する固定部材であるとともに、制御基板５０の基板面５１を該基板面５１によってシート３７が押圧されるように付勢する付勢部材として構成されている。
【００４２】
上記の電力変換装置１０２において、加圧部材１３１は、複数の半導体モジュール２０とは別の電子部品である制御基板５０から発せられる熱を熱伝導によって受熱する受熱面３１ｂを有する。加圧部材１３１において、受熱面３１ｂにて受熱した熱は加圧面３１ａへと伝達され、該加圧面３１ａから外側冷却管１２ａへと放熱される。従って、制御基板５０は、加圧部材１３１を介して実質的に積層型の冷却器１０によって冷却される。
【００４３】
上記の電力変換装置１０２において、加圧部材１３１の受熱面３１ｂは、シート３７を介して制御基板５０の基板面５１に重ねられている。これにより、加圧部材１３１と基板面５１との金属接触部分同士の絶縁を確保できる。更に、制御基板５０の基板面５１の熱を加圧部材１３１に効率良く放熱することができる。その結果、制御基板５０を効率良く冷却することができる。
【００４４】
上記の電力変換装置１０２において、制御基板５０の基板面５１は、付勢部材としての締結ボルト５２によってシート３７を押圧するように付勢される。これにより、基板面５１とシート３７との接触状態が良くなり、且つシート３７を押し潰すことによって該シート３７における熱抵抗が低下する。その結果、制御基板５０の冷却性能を向上させることができる。また、締結ボルト５２は、制御基板５０をケース１に固定するための固定部材であり、部品点数が増やすことなくシート３７を押圧することが可能になる。
【００４５】
以上のごとく、本実施形態によれば、半導体モジュール２０を冷却する積層型の冷却器１０を利用して専用の部品を追加することなく半導体モジュール２０とは別の電子部品である制御基板５０を冷却できる電力変換装置１０２を提供することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００４６】
（実施形態３）
図９に示されるように、実施形態３の電力変換装置１０３は、実施形態１における加圧部材３１或いは実施形態２における加圧部材１３１に代えて、加圧部材２３１を備えている。その他は、実施形態１または実施形態２と同様である。従って、実施形態３を説明する図面において、加圧部材２３１以外の要素であって実施形態１または実施形態２と同一の要素には同一の符号を付しており、該同一の要素についての説明は省略するものとする。
【００４７】
図１０に示されるように、加圧部材２３１は、垂直板部３２、水平板部３３及び水平板部３４からなる板材として構成されている。即ち、加圧部材２３１は、前記の加圧部材３１において水平板部３３と同様の形状の水平板部３４が追加されたもの、或いは前記の加圧部材１３１において水平板部３３が追加されたものと同形状である。従って、加圧部材２３１は、加圧部材３１の機能と加圧部材１３１の機能の両方を兼ね備えるものであり、２つの受熱面３１ｂ，３１ｂを有している。
【００４８】
水平板部３３に設けられた一方の受熱面３１ｂは、シート３７を介してコンデンサ４０の放熱部であるバスバ４５，４６に重なり、コンデンサ４０から発せられる熱を熱伝導によって受熱するように構成されている。水平板部３４に設けられた他方の受熱面３１ｂは、シート３７を介して制御基板５０の基板面５１に重なり、制御基板５０から発せられる熱を熱伝導によって受熱するように構成されている。
【００４９】
以上のごとく、本実施形態によれば、半導体モジュール２０を冷却する積層型の冷却器１０を利用して専用の部品を追加することなく半導体モジュール２０とは別の電子部品であるコンデンサ４０及び制御基板５０の双方を冷却できる電力変換装置１０３を提供することができる。
その他、実施形態１及び実施形態２と同様の作用効果を有する。
【００５０】
（実施形態４）
図１１に示されるように、実施形態４の電力変換装置１０４は、実施形態１の電力変換装置１０１において、コンデンサ４０がケース１に接触し、且つ加圧部材３１の受熱面３１ｂがシート３７を介してケース１に重なるように、構成を変更した実施形態である。その他は、実施形態１と同様である。
【００５１】
ケース１は、冷却器１０とコンデンサ４０との間を仕切るプレート状の仕切部４を備えている。コンデンサ４０は、ケース１のうち仕切部４の第１面４ａに接触するように構成されている。加圧部材３１の受熱面３１ｂは、シート３７を介して仕切部４の第２面４ｂに重なるように構成されている。この場合、コンデンサ４０から発せられる熱は、仕切部４に伝わったのち、更にシート３７を経て加圧部材３１の受熱面３１ｂに伝わる。即ち、加圧部材３１の受熱面３１ｂは、ケース１を介してコンデンサ４０と熱的に接触している。ここでいう「熱的に接触」とは、２つの部材が直接接触している場合は勿論、２つの部材の間に別部材が介在している場合であっても、一方の部材から他方の部材へと熱が伝達し得る形態をいう。
【００５２】
ケース１は金属製で熱伝導性が良い。また、仕切部４の第２面４ｂは、加圧部材３１の受熱面３１ｂよりも広い面積を有する。このため、コンデンサ４０から仕切部４に伝わった熱が加圧部材３１の受熱面３１ｂへ伝わり易い。要するに、仕切部４（ケース１）を利用することによってコンデンサ４０を速やかに冷却することができる。従って、コンデンサ４０がケース１の仕切部４に接触していない場合に比べてコンデンサ４０の冷却性能が向上する。また、シート３７は、前述のように熱伝導性（放熱性）を有する熱伝導層として構成される。このため、コンデンサ４０の冷却性能が更に向上する。
【００５３】
尚、必要に応じて、仕切部４の両面４ａ，４ｂのうちの一方の面にコンデンサ４０が接触し且つ、該一方の面にシート３７を介して加圧部材３１の受熱面３１ｂが重なるように構成されてもよい。また、熱伝導性の更なる向上を図るためには、シート３７が押し潰されるように、前記の締結ボルト４７のような固定部材を利用して加圧部材３１を仕切部４に固定するのが好ましい。
【００５４】
以上のごとく、本実施形態によれば、半導体モジュール２０を冷却する積層型の冷却器１０を利用して専用の部品を追加することなく半導体モジュール２０とは別の電子部品であるコンデンサ４０を冷却できる電力変換装置１０４を提供することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００５５】
本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００５６】
上記の実施形態では、加圧部材３１，１３１，２３１の受熱面３１ｂと電子部品の放熱部との間に電気絶縁性及び熱伝導性を有するシート３７が介装される場合について記載したが、このシート３７に代えて該シート３７と同様の性能を有する固体状或いはグリース状の材料が受熱面３１ｂに塗布されてもよい。また、シート３７に代えて電気絶縁性のみを有する部材を採用することもできる。更に、加圧部材３１，１３１，２３１と電子部品の放熱部との間で電気的な絶縁を行う必要がない場合には、シート３７を省略したり、シート３７に代えて熱伝導性（放熱性）のみを有する部材を採用したりすることもできる。シート３７を省略する場合は、加圧部材３１，１３１，２３１の受熱面３１ｂは電子部品の放熱部に直に接触するように構成される。
【００５７】
上記の実施形態では、電子部品の放熱部をケース１に固定する固定部材と電気絶縁層が押圧されるように電子部品の放熱部を付勢する付勢部材とが同一の締結ボルト４７，５２によって構成される場合について記載したが、固定部材と付勢部材とが別個の部材であってもよい。この場合、付勢部材として、ばね、ゴム等の弾性部材を用いることもできる。一方で、電気絶縁層を押圧しなくても電子部品の放熱部から加圧部材への所望の熱伝導性が得られる場合には、該付勢部材を省略することもできる。
【００５８】
上記の実施形態では、積層型の冷却器１０によって半導体モジュール２０とは別に冷却される電子部品としてコンデンサ４０及び制御基板５０を例示したが、この電子部品として、コンデンサ４０ａ、リアクトル６０、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０の少なくとも１つを採用することもできる。
【００５９】
上記の実施形態１，２では加圧部材３１，１３１の受熱面３１ｂが１つであり、上記の実施形態３では加圧部材２３１の受熱面３１ｂが２つの場合について記載したが、加圧部材に相当する部材の受熱面の数はこれらの実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。例えば、加圧部材に相当する部材が３つ以上の受熱面を有する構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６０】
１  ケース
１２  冷却管
１２ａ  外側冷却管
２０  半導体モジュール
２１  半導体素子
３１，１３１，２３１  加圧部材
３１ａ  加圧面
３１ｂ  受熱面
３７  絶縁放熱シート（電気絶縁層）
４０  コンデンサ
４１  コンデンサ素子
４４ｐ，４４ｎ  金属電極
４５，４６  バスバ（放熱部）
４７，５２  締結ボルト（付勢部材、固定部材）
５０  制御基板
５１  基板面（放熱部）
８０  インバータ回路（電力変換回路）
１０１，１０２，１０３，１０４  電力変換装置
【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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