(57)【要約】【課題】絶縁性の冷媒液を収納した冷却槽と発熱体を接合した放熱板との間を簡単な構成によって電気的に確実に絶縁できるとともに、発熱体を絶縁性の冷媒液で冷却する冷却性能を高めることができる技術を提供する。【解決手段】発熱体冷却装置１１は絶縁性の冷媒液１７を収納する金属製の冷却槽１６を備え、冷却槽１６は発熱体２１を取付ける取付面６２に、貫通孔６３を有しており、発熱体２１は金属製の放熱板２４における、一方の面２３に接合されており、他方の面２８は貫通孔６３よりも大きい面であって、貫通孔６３に被せたときに貫通孔６３を通して冷却槽１６内の絶縁性の冷媒液１７に接する放熱面であり、放熱面２８のうち貫通孔６３に臨む部分だけが露出され、残りの部分は電気絶縁性を有した被覆部材２７で被覆されており、放熱面２８は、貫通孔６３の位置で取付面６２に被覆部材２７を介して重ねて取付けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子からなる発熱体が発生した熱で、絶縁性の冷媒液を気化させることによって、前記発熱体を冷却する発熱体冷却装置であって、
前記発熱体冷却装置は、前記絶縁性の冷媒液を収納する金属製の冷却槽を備え、
この冷却槽は、前記発熱体を取付ける取付面に、内外貫通した貫通孔を有しており、
前記発熱体は、熱伝導性を有した金属製の放熱板における、一方の面に接合されており、
前記放熱板における他方の面は、前記貫通孔よりも大きい面であって、前記貫通孔に被せたときに、この貫通孔を通して、前記冷却槽内の前記絶縁性の冷媒液に直接に接する放熱面であり、
この放熱面のうち、前記貫通孔に臨む部分だけが露出され、残りの部分は電気絶縁性を有した被覆部材で被覆されており、
前記放熱面は、前記貫通孔の位置で前記取付面に、前記被覆部材を介して重ねて、取り付けられていることを特徴とした発熱体冷却装置。
【請求項２】
前記被覆部材は、前記発熱体の全体をモールドするモールド樹脂からなることを特徴とした請求項１記載の発熱体冷却装置。
【請求項３】
前記取付面と前記被覆部材との間で、前記貫通孔の周囲は、シール部材によってシールされていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発熱体冷却装置。
【請求項４】
前記放熱板は、前記放熱面を上向きにして配置されており、
前記冷却槽は、前記放熱板よりも高位に配置されるとともに、外表面に放熱フィンを有していることを特徴とした請求項１、請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載の発熱体冷却装置。
【請求項５】
前記発熱体は、外方へ延びるバスバーを有しており、
このバスバーは、バスバー固定部にボルト止めされるものであり、
このバスバー固定部は、前記バスバーから伝わった熱が前記絶縁性の冷媒液へ伝わるように、前記冷却槽に設けられていることを特徴とした請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４のいずれか１項に記載の発熱体冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子からなる発熱体を冷却する、発熱体冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子は動作時に発熱するので、耐久性を維持するために、発熱による温度上昇を抑制することが求められる。例えば、電動モータの回転を制御するパワードライブコントローラには、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のパワー半導体素子が用いられている。このようなパワー半導体素子は、特に発熱量が多いので、発熱体冷却装置によって十分に冷却することが好ましい。
【０００３】
発熱体冷却装置としては、強制空冷装置や沸騰冷却装置が知られている。強制空冷装置は、ファンで発生した空気流によって半導体素子を冷却するものである。一方、沸騰冷却装置は、半導体素子が発生した熱で、冷媒液を気化させることによって、半導体素子を冷却するものである。沸騰冷却装置は、ファンが必要ないので、ランニングコストを低減することができる。このため、近年、沸騰冷却装置の開発が進められている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１８４９２４
【０００４】
特許文献１に示される発熱体冷却装置は、密閉されたケースの中を、分離壁によって第１室と第２室の２つに分離し、第１室において分離壁にモジュール型パワー半導体素子を取付け、第２室（冷却槽）に冷媒液を収納したというものである。
分離壁は貫通孔を有している。パワー半導体素子は、金属製の取付部を有している。この取付部の取付面は、放熱部を兼ねており、貫通孔を塞ぐように分離壁に取付けられる。このため、取付面は、貫通孔を通して、第２室の中の冷媒液に直接に接する。パワー半導体素子が発した熱は、取付面を介して冷媒液に伝わり、放散される。
【０００５】
ところで、特許文献１に示される発熱体冷却装置では、冷媒液が気化することによって発生した蒸気の熱を、大気へ効率良く放散する必要がある。このため、第２室（冷却槽）は、熱伝導性が良好な金属材料で構成されることが好ましい。一方、パワー半導体素子の取付部は、取付面から冷媒液へ熱を効率良く伝えるために、金属材料で構成されている。このため、冷媒液を収納した第２室（分離壁）と、パワー半導体素子の取付面との間を、電気的に絶縁する必要がある。しかしながら、電気的に絶縁する部材を新たに設けるのでは、部品数が多くなるとともに、構成が複雑になるので、得策ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、絶縁性の冷媒液を収納した冷却槽と、発熱体を接合した放熱板との間を、簡単な構成によって、電気的に確実に絶縁できるとともに、発熱体を絶縁性の冷媒液で冷却する冷却性能を高めることができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明では、半導体素子からなる発熱体が発生した熱で、絶縁性の冷媒液を気化させることによって、発熱体を冷却する発熱体冷却装置であって、発熱体冷却装置は、絶縁性の冷媒液を収納する金属製の冷却槽を備え、この冷却槽は、発熱体を取付ける取付面に、内外貫通した貫通孔を有しており、発熱体は、熱伝導性を有した金属製の放熱板における、一方の面に接合されており、放熱板における他方の面は、貫通孔よりも大きい面であって、貫通孔に被せたときに、この貫通孔を通して、冷却槽内の絶縁性の冷媒液に直接に接する放熱面であり、この放熱面のうち、貫通孔に臨む部分だけが露出され、残りの部分は電気絶縁性を有した被覆部材で被覆されており、放熱面は、貫通孔の位置で取付面に、被覆部材を介して重ねて、取付けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明では、前記被覆部材は、前記発熱体の全体をモールドするモールド樹脂からなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明では、前記取付面と前記被覆部材との間で、前記貫通孔の周囲は、シール部材によってシールされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明では、前記放熱板は、前記放熱面を上向きにして配置されており、前記冷却槽は、前記放熱板よりも高位に配置されるとともに、外表面に放熱フィンを有していることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明では、前記発熱体は、外方へ延びるバスバーを有しており、このバスバーは、バスバー固定部にボルト止めされるものであり、このバスバー固定部は、前記バスバーから伝わった熱が前記絶縁性の冷媒液へ伝わるように、前記冷却槽に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明は、発熱体（半導体素子）が接合された放熱板の放熱面のうち、冷却槽の貫通孔に臨む部分だけを露出させ、残りの部分を電気絶縁性を有した被覆部材で被覆したので、冷却槽の取付面に対し、被覆部材を介して放熱面を重ね、冷却槽に取付けることができる。
このため、放熱板の放熱面のうち、冷却槽の貫通孔に臨む部分だけを露出させ、残りの部分を電気絶縁性を有した被覆部材で被覆するという、極めて簡単な構成によって、冷却槽と放熱板との間を、電気的に容易に且つ確実に絶縁することができる。しかも、部品数を抑制することができ、取付け工数が増すこともない。
さらには、発熱体から放熱板へ伝わった熱を、放熱板から絶縁性の冷媒液へ直接に伝えることができるので、熱伝達性能を十分に高めることができる。従って、発熱体を冷却する性能を十分に高めることができる。
このように、請求項１に係る発明では、簡単な構成であるにもかかわらず、冷却槽と放熱板との間を電気的に確実に絶縁することができるとともに、発熱体を冷却する冷却性能を十分に高めることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明では、発熱体の全体をモールドするモールド樹脂によって、被覆部材を構成したものである。このため、発熱体の全体をモールド樹脂でモールドするときに、同時に、放熱板の放熱面をも、モールド樹脂によってモールドすることができる。
従って、モールド樹脂により、（１）発熱体を封止して防湿性を確保する工程と、（２）放熱板の放熱面のうち、電気絶縁に必要な部分を被覆する工程とを、同時に実施することができる。この結果、発熱体と放熱板とからなる半導体モジュールを、簡単に製造することができ、生産性が高まる。
【００１４】
請求項３に係る発明では、冷却槽の取付面と被覆部材との間で、貫通孔の周囲を、シール部材によってシールしたものである。このため、貫通孔の周囲をシール部材で確実に且つ容易にシールすることができる。この結果、取付面と被覆部材との間から絶縁性の冷媒液の漏洩を防止することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明では、放熱板の放熱面を上向きに配置し、放熱板よりも高位に冷却槽を配置したものである。このため、放熱面に対して、絶縁性の冷媒液を常に十分に接触させることができる。従って、放熱面から絶縁性の冷媒液へ、熱を効率良く伝えることができる。また、冷却槽の外表面に放熱フィンを設けたので、絶縁性の冷媒液が気化することによって発生した蒸気の熱を、放熱フィンを介して大気へ効率良く放散することができる。
このため、発熱体から放熱板へ伝わった熱を、絶縁性の冷媒液を介して大気へ、より一層十分に放散することができる。従って、発熱体を冷却する性能を、より一層十分に高めることができる。
【００１６】
請求項５に係る発明では、冷却槽にバスバー固定部を設け、一方、発熱体から外方にバスバーを延ばし、バスバーをバスバー固定部にボルト止めすることによって、バスバーからバスバー固定部へ伝わった熱を、バスバー固定部から絶縁性の冷媒液へ伝わるように構成したものである。
このため、発熱体が発生した熱は、バスバー及びバスバー固定部を介して絶縁性の冷媒液に伝わる。従って、発熱体が発生した熱は、放熱板とバスバーの両方から、絶縁性の冷媒液に伝わる。この結果、発熱体から絶縁性の冷媒液に伝わる熱量を増大させることができるので、発熱体を冷却する性能を、より一層十分に高めることができる。
このようなバスバー固定部は、バスバーを外部配線に接続するために中継する、端子台を兼ねることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の発熱体冷却装置（第１の実施の形態）の説明図である。
発熱体冷却装置１１は、第１〜第３電気部材１２〜１４を冷却するもので、第１〜第３電気部材１２〜１４と、第１〜第３電気部材１２〜１４の上部に取付けられている冷却槽１６と、第１〜第３電気部材１２〜１４に入れた絶縁性の冷媒液１７と、からなる。
【００１８】
図２は、図１の２−２線断面図であり、第１電気部材１２及び冷却槽１６の断面を示している。
第１電気部材１２は、半導体素子からなる発熱体２１と、発熱体２１の固定端２２が一方の実装面２３に取付けられている放熱板２４と、発熱体２１の導電端２５に接続しているバスバー２６と、これらのバスバー２６、発熱体２１及び放熱板２４を覆っている樹脂製の被覆部材２７と、からなる。Ｃ１は冷却槽１６に設定している第１電気部材１２の中心、Ｃｐ１は第１電気部材１２並びに放熱板２４の中心である。
【００１９】
放熱板２４は、金属製で、下方（矢印ａ１の方向）へ向けた一方の実装面２３と、上方（矢印ａ２の方向）へ向いている他方の放熱面２８を有し、中央に中心Ｃ１と同心に絶縁のための孔３１が開けられ、孔３１は被覆部材２７の樹脂で包まれている。
【００２０】
被覆部材２７は、冷却槽１６を取付けている上部に冷却水溜め凹部３２を形成している。具体的には、上部に冷却槽１６を押圧する上部絶縁面３３が形成され、上部絶縁面３３に連ねて所望の深さの凹部壁３４が形成され、凹部壁３４に一体的に連ねて底部となる放熱板２４の他方の放熱面２８が配置されているとともに、放熱板２４の縁から所定の距離だけ放熱面２８に被さっている。縁に被せることで、放熱板２４をより確実に保持することができる。
【００２１】
また、被覆部材２７は、冷却水溜め凹部３２の中央に放熱板２４の孔３１を包んだ中央絶縁凸部３５が形成され、中央絶縁凸部３５の当接面３６に内リング溝３７が形成され、上部絶縁面３３に外リング溝３８が形成されている。
さらに、被覆部材２７は、中央絶縁凸部３５にボルト用孔４３が中心Ｃ１と同心に開けられ、ボルト用孔４３に通している中央ボルト４４の軸力を受ける補強板４５がインサートされているものである。４７は内リング溝３７に嵌合しているオーリング、４８は外リング溝３８に嵌合しているシール部材である。
【００２２】
被覆部材２７の材質は、絶縁性の冷媒液１７に対して耐久性（耐溶解性や耐透過性）があるものである。
絶縁性の冷媒液１７は、例えば、フッ素系不活性液体である。
冷却水溜め凹部３２には、絶縁性の冷媒液１７を入れているが、入れる量は任意である。第１電気部材１２の上部絶縁面３３以上入れることも可能である。
第２・第３電気部材１３、１４は、第１電気部材１２と同様であり、発熱体冷却装置１１に含まれる。
【００２３】
発熱体冷却装置１１は、具体的には、第１電気部材１２の冷却水溜め凹部３２と、第２電気部材１３の冷却水溜め凹部３２と、第３電気部材１４の冷却水溜め凹部３２と、冷却槽１６と、からなるものである。
【００２４】
冷却槽１６は、第１〜第３電気部材１２〜１４の被覆部材２７に取付けられているベース部５１と、ベース部５１に連なる枠部５２と、枠部５２に連なる天井部５３と、からなる。具体的には、ベース部５１を形成している板部材５４と、板部材５４を縁に嵌合している枠部５２と、天井部５３の中央に形成され且つ、第１〜第３電気部材１２〜１４の中央絶縁凸部３５がそれぞれ密着しているボス部５５と、天井部５３の外面（外表面）５６に形成している放熱フィン５７と、を備えている。
【００２５】
「絶縁性の冷媒液１７を収納する冷却槽１６」とは、冷却水溜め凹部３２に絶縁性の冷媒液１７を上部絶縁面３３以上入れた場合で、冷却槽１６の液面がベース部５１（板部材５４）に達した状態やベース部５１（板部材５４）以上の状態である。
【００２６】
板部材５４は、冷却槽１６の縁に形成している嵌合段部６１に嵌合し、第１〜第３電気部材１２〜１４が密着しているシート面部（取付面）６２が形成され、シート面部６２に連ねてそれぞれ貫通孔であるところの循環開口６３が開けられ、枠部５２に形成された注入口６４に連通している流路６５を封じる蓋部６６（図１参照）を形成したものである。
なお、板部材５４と嵌合段部６１との接合方法は任意であり、例えば、ろう付けを用いる。
【００２７】
ボス部５５は、被覆部材２７が有する中央絶縁凸部３５の当接面３６が密着している中央シート面６７が形成され、中央シート面６７に中央ボルト４４に対応するめねじ部６８が所望の深さで形成されている。
中央シート面６７は、ベース部５１（板部材５４）のシート面部６２と同じ高さ（つらいち）である。その結果、被覆部材２７が備える中央絶縁凸部３５の当接面３６及び上部絶縁面３３の形成が簡単になり、樹脂成形金型の製造が容易になる。
【００２８】
ここで、発熱体冷却装置１１の組立て要領の一例を簡単に説明する。図１及び図２を併用して説明する。
まず、第１電気部材１２の内リング溝３７にオーリング４７を入れ、外リング溝３８にシール部材４８を入れ、第１電気部材１２を冷却槽１６の板部材５４のシート面部６２に矢印ａ３（図１右参照）のように当接させる。続けて、第１電気部材１２のボルト用孔４３に中央ボルト４４を通して、冷却槽１６のボス部５５に形成しためねじ部６８にねじ込んで、中央ボルト４４に所望の軸力を付与する。その際、軸力の管理には、例えば、トルク管理を用いる。
【００２９】
被覆部材２７は、補強板４５を備えているので、中央ボルト４４の軸力のばらつきを小さくすることができるとともに、中央ボルト４４から被覆部材２７に加わる面圧を小さくすることができ、被覆部材２７の変形を抑制することができる。
【００３０】
引き続き、第１電気部材１２と同様に、第２・第３電気部材１３、１４を冷却槽１６の板部材５４に取付ける。
最後に、絶縁性の冷媒液１７を図１の注入装置７１で注入する。注入の手順は、まず、注入口６４に注入装置７１の接続口７２をねじ込み、注入装置７１の真空ポンプ７３で冷却槽１６並びに第１〜第３冷却水溜め凹部３２内を真空にした後、第１バルブ７４を閉じる。その次に、第２バルブ７５を開き、注入装置７１の水圧ポンプ７６で絶縁性の冷媒液１７を注入して、注入口６４に栓をねじ込んで注入口６４を封じる。これで、発熱体冷却装置１１の組立ては完了する。
なお、真空ポンプ７３や液圧ポンプ７６を用いずに絶縁性の冷媒液１７を注入することも可能である。
【００３１】
次に、本発明の発熱体冷却装置（第１の実施の形態）の作用を説明する。
図３は、発熱体冷却装置（第１の実施の形態）の冷却の機構を説明する図である。図２を併用して説明する。第１電気部材１２を対象に説明し、第２・第３電気部材１３、１４の説明は省略する。
【００３２】
第１電気部材１２の半導体素子（発熱体）２１を作動させると、半導体素子（発熱体）２１の熱は放熱板２４に矢印ａ４のように伝わり、放熱板２４は伝わった熱を放熱面（上面）２８から絶縁性の冷媒液１７に伝え、絶縁性の冷媒液１７を昇温して矢印ａ５のように蒸発させる。その結果、放熱板２４は放熱面（上面）２８から熱を放出し、半導体素子（発熱体）２１を冷却することができる。
つまり、発熱体２１を絶縁性の冷媒液１７で冷却する冷却性能を高めることができる。
一方、蒸発した絶縁性の冷媒液１７は、温度の低い冷却槽１６の天井部５３に触れて凝結して液化し、液体は冷却水溜め凹部３２に戻る。
【００３３】
冷却槽１６の天井部５３は、放熱フィン５７によって放熱面積が大きくなり、絶縁性の冷媒液１７で昇温される天井部５３から絶縁性の冷媒液１７の熱を矢印ａ６のように放出することでき、絶縁性の冷媒液１７で昇温される冷却槽１６の温度上昇を抑制することができ、冷却効果を高めることができる。
【００３４】
第２・第３電気部材１３、１４の半導体素子（発熱体）２１を作動させると、前述と同様に、発熱体２１を絶縁性の冷媒液１７で冷却する冷却性能を高めることができる。
【００３５】
また、被覆部材２７は、半導体素子（発熱体）２１が実装された放熱板２４を覆い、覆っている上部絶縁面３３、つまり凹部壁３４を、金属製の放熱板２４と金属製の冷却槽１６との間に介在させているので、簡単な構成で金属製の放熱板２４と金属製の冷却槽１６とを絶縁することができる。
【００３６】
このように、発熱体冷却装置１１では、絶縁性の冷媒液１７を収納する金属製の冷却槽１６を備え、この冷却槽１６は、発熱体２１を取付ける取付面（シート面部）６２に、内外貫通した貫通孔（循環開口）６３を有しており、発熱体２１は、熱伝導性を有した金属製の放熱板２４における、一方の面（実装面）２３に接合されており、放熱板２４における他方の面（放熱面）２８は、貫通孔６３よりも大きい面であって、貫通孔６３に被せたときに、この貫通孔６３を通して、冷却槽１６内の絶縁性の冷媒液１７に直接に接する放熱面であり、この放熱面２８のうち、貫通孔（循環開口）６３に臨む部分だけが露出され、残りの部分は電気絶縁性を有した被覆部材２７で被覆されており、放熱面２８は、貫通孔（循環開口）６３の位置で取付面（シート面部）６２に、被覆部材２７を介して重ねて、取付けられているので、絶縁性の冷媒液１７を収納した冷却槽１６と、発熱体２１を接合した放熱板２４との間を、簡単な構成によって、電気的に確実に絶縁できるとともに、発熱体２１を絶縁性の冷媒液１７で冷却する冷却性能を高めることができる。
【００３７】
発熱体冷却装置１１では、冷却槽１６の取付面（シート面部）６２と被覆部材２７との間で、貫通孔（循環開口）６３の周囲は、シール部材４８によってシールされているので、冷却槽１６と被覆部材２７との間から絶縁性の冷媒液１７が漏れるのを防止することができる。
【００３８】
放熱板２４は、放熱面２８を上向きにして配置されており、冷却槽１６は、放熱板２４よりも高位（矢印ａ２の方向）に配置されるとともに、外表面５６に放熱フィン５７を有しているので、放熱板２４から熱を奪って蒸発した絶縁性の冷媒液１７を高位に配置している冷却槽１６で液化することができるとともに、放熱フイン５７によってより効率的に液化することができる。
【００３９】
次に、本発明の別の実施の形態を説明する。まず、第２の実施の形態を説明し、その次に、第３の実施の形態を説明し、最後に、第４の実施の形態を説明する。
【００４０】
図４は、第２の実施の形態を説明する図である。上記図１〜図３に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第２の実施の形態の発熱体冷却装置１１Ｂは、第１電気部材１２Ｂのフランジ部８１と、フランジ部８１を取付けるために冷却槽１６Ｂに形成したフランジ取付部８２と、を備えていることを特徴とする。
また、フランジ部８１を２本もしくは４本のフランジ用ボルト８３で締結していることを特徴とする。
【００４１】
第１電気部材１２Ｂは、発熱体（半導体素子）２１が実装されている放熱板２４Ｂと、被覆部材２７Ｂと、を備えている。
放熱板２４Ｂは、金属製で、一方の実装面２３と他方の放熱面２８を有する板である。
【００４２】
被覆部材２７Ｂは、冷却槽１６Ｂを取付けている上部に冷却水溜め凹部３２Ｂを形成している。具体的には、冷却槽１６Ｂを押圧する上部絶縁面３３に連ねて所望の深さの凹部壁３４が形成され、凹部壁３４に一体的に連ねて底部となる放熱板２４Ｂの放熱面２８が配置されているとともに、放熱板２４の縁から所定の距離だけ放熱面２８に被さっている。
【００４３】
また、被覆部材２７Ｂは、上部絶縁面３３にリング溝８５が形成され、上部絶縁面３３に連ねて外方（矢印ｂ１の方向）にフランジ部８１が形成され、フランジ部８１にボルト用孔８６が２個もしくは４個開けられているものである。８７はリング溝８５に嵌合しているシール部材である。
【００４４】
冷却水溜め凹部３２Ｂには、絶縁性の冷媒液１７を上部絶縁面３３まで入れているが、上部絶縁面３３以上入れることも可能である。
被覆部材２７Ｂの材質は、絶縁性の冷媒液１７に対して耐久性（耐溶解性や耐透過性）があるものである。
【００４５】
図に示していない第２・第３電気部材１３Ｂ、１４Ｂは、第１電気部材１２Ｂと同様である。
【００４６】
発熱体冷却装置１１Ｂは、具体的には、第１電気部材１２Ｂの冷却水溜め凹部３２Ｂと、第２電気部材１３Ｂの冷却水溜め凹部３２Ｂと、第３電気部材１４Ｂの冷却水溜め凹部３２Ｂと、冷却槽１６Ｂと、からなる。
【００４７】
冷却槽１６Ｂは、第１〜第３電気部材１２Ｂ〜１４Ｂの被覆部材２７Ｂに取付けられているベース部５１及び枠部５２と、枠部５２に連なる天井部５３と、からなる。具体的には、ベース部５１を形成している板部材５４と、板部材５４を縁に嵌合している枠部５２と、天井部５３の外面（外表面）５６に形成している放熱フィン５７と、枠部５２に形成しているフランジ取付部８２と、フランジ取付部８２に形成され、フランジ用ボルト８３がねじ込まれるめねじ部８８と、を備えている。
【００４８】
第２の実施の形態の発熱体冷却装置１１Ｂは、第１の実施の形態の発熱体冷却装置１１と同様の効果を発揮する。すなわち、絶縁性の冷媒液１７を収納した冷却槽１６Ｂと、発熱体２１を接合した放熱板２４Ｂとの間を、簡単な構成によって、電気的に確実に絶縁できるとともに、発熱体２１を絶縁性の冷媒液１７で冷却する冷却性能を高めることができる。
【００４９】
また、第２の実施の形態の発熱体冷却装置１１Ｂでは、冷却槽１６Ｂに半導体素子（発熱体）２１を含む第１電気部材１２Ｂを第１電気部材１２Ｂの外方に形成したフランジ部８１で取付けるとともに、フランジ部８１を２〜４本のフランジ用ボルト８３で締結しているので、第１電気部材１２Ｂの中央の変形をなくすることができるとともに、冷却槽１６Ｂに第１電気部材１２Ｂをより確実に固定することができる。
【００５０】
次に、第３の実施の形態を説明する。
図５は、第３の実施の形態を説明する図である。上記図１〜図３に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第３の実施の形態の発熱体冷却装置１１Ｃは、第１電気部材１２Ｃの被覆部材２７Ｃがフランジ部８１側のみであることを特徴とする。フランジ部８１には冷却槽１６Ｃが取付けられている。
図に示していない第２・第３電気部材１３Ｃ、１４Ｃはともに、第１電気部材１２Ｃと同様である。
【００５１】
また、第３の実施の形態の発熱体冷却装置１１Ｃは、第１〜第３電気部材１２Ｃ〜１４Ｃ及び冷却槽１６Ｃが縦長（矢印ｃ１の方向）に配置されるものであることを特徴とする。
【００５２】
第１電気部材１２Ｃは、半導体素子からなる発熱体２１と、発熱体２１の固定端２２が一方の実装面２３に取付けられている放熱板２４と、発熱体２１の導電端２５に接続しているバスバー２６と、放熱板２４のみを覆っている樹脂製の被覆部材２７Ｃと、を備えている。
【００５３】
被覆部材２７Ｃは、放熱板２４の周囲を包み、包んだ部位に連ねてフランジ部８１が形成され、包んだ部位に連なり、かつ、冷却槽１６Ｃを取付けるための側部絶縁面９１に冷却水溜め凹部３２Ｃを形成している。具体的には、冷却槽１６Ｃを押圧する側部絶縁面９１に連ねて開口部９２が形成され、開口部９２に連ねて放熱板２４による側部放熱面９３が配置され、放熱板２４の縁から所定の距離だけ側部放熱面９３に被さっている。
【００５４】
また、被覆部材２７Ｃは、側部絶縁面９１にリング溝８５が形成され、側部絶縁面９１に連ねて外方（矢印ｃ２の方向）にフランジ部８１が形成され、フランジ部８１にボルト用孔８６が２個もしくは４個開けられ、フランジ部８１を２本もしくは４本のフランジ用ボルト８３で締結していることを特徴とする。
【００５５】
冷却槽１６Ｃは、第１〜第３電気部材１２Ｃ〜１４Ｃの被覆部材２７Ｃに取付けられている第１縦壁９５及びボトム部９６と、ボトム部９６に連なる第２〜第４縦壁部１０２〜１０４と、これらの第１〜第４縦壁部１０２〜１０４に連なっているトップ部１０５と、からなり、絶縁性の冷媒液１７を収納している。
【００５６】
冷却槽１６Ｃは、具体的には、第１縦壁９５が被覆部材２７Ｃの側部絶縁面９１に密着している板部材５４と被覆部材２７Ｃのフランジ部８１に密着している本体部１０６とで形成され、本体部１０６にめねじ部１０７が形成され、ボトム部９６にフランジ取付部８２をフランジ部８１に密着するように形成して、フランジ取付部８２にめねじ部１０７が切られ、トップ部１０５に放熱フィン５７、トップ部１０５近傍の第１縦壁９５に放熱フィン５７、トップ部１０５近傍の第４縦壁１０４に放熱フィン５７が形成されているものである。めねじ部１０７にはフランジ用ボルト８３がねじ込まれる。
なお、冷却槽１６Ｃでは、板部材５４の取付け方法は任意であり、例えば、ろう付けでボトム部９６の縁及び本体部１０６に接合する。
【００５７】
第３の実施の形態の発熱体冷却装置１１Ｃは、第１の実施の形態の発熱体冷却装置１１と同様の効果を発揮する。すなわち、絶縁性の冷媒液１７を収納した冷却槽１６Ｃと、発熱体２１を接合した放熱板２４との間を、簡単な構成によって、電気的に確実に絶縁できるとともに、発熱体２１を絶縁性の冷媒液１７で冷却する冷却性能を高めることができる。
【００５８】
また、第３の実施の形態の発熱体冷却装置１１Ｃでは、冷却槽１６Ｃに半導体素子（発熱体）２１を含む第１電気部材１２Ｃを第１電気部材１２Ｃの外方に形成したフランジ部８１で取付けるとともに、フランジ部８１を２〜４本のボルトで締結しているので、第１電気部材１２Ｃの中央の変形をなくすることができるとともに、第１電気部材１２Ｃをより確実に固定することができる。
【００５９】
さらに、第３の実施の形態の発熱体冷却装置１１Ｃでは、第１〜第３電気部材１２Ｃ〜１４Ｃ及び冷却槽１６Ｃを縦長（矢印ｃ１の方向）に配置しているので、狭い隙間に配置することができ、省資源スペース化を図ることができる。
【００６０】
次に、第４の実施の形態を説明する。
図６は、第４の実施の形態を説明する図である。上記図１〜図３に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第４の実施の形態の発熱体冷却装置１１Ｄは、第１〜第３電気部材１２〜１４の上部に冷却槽１６Ｄを配置し、冷却槽１６Ｄにバスバー固定部であるところの端子台１１１を接続したことを特徴とする。
端子台１１１には第１〜第３電気部材１２〜１４のそれぞれのバスバー２６を接続している。後で具体的に説明する。
【００６１】
冷却槽１６Ｄは、第１の実施の形態の冷却槽１６に端子台１１１を配置するための取付部１１２を備えている。すなわち、冷却槽１６を所定の距離Ｘ１だけ延長したもので、延長した板部材５４（ベース部５１）に台配置部１１３が形成され、台配置部１１３に対向する天井部５３に延長部１１４及び放熱フィン５７が形成されている。
なお、絶縁性の冷媒液１７の量は、板部材５４（ベース部５１）の上まで入れてもよい。
【００６２】
端子台１１１は、バスバー２６に接続する金属製のナット部１２１と、ナット部１２１にねじ込むボルト１２２と、ナット部１２１を覆う樹脂製の絶縁部材１２３と、ナット部１２１と板部材５４（ベース部５１）の間に介在させた電気絶縁シート１２４と、からなる。電気絶縁シート１２４は、厚さが非常に薄く、例えば、０．２ｍｍである。
【００６３】
また、端子台１１１は、ナット部１２１にバスバー２６を接触させ、バスバー２６に、例えば、電動モータのケーブル端子１２５を重ね、これらのバスバー２６並びにケーブル端子１２５にボルト１２２を通してナット部１２１にねじ込むことで、バスバー２６にケーブルを接続している。
端子台１１１を固定する構成は任意であり、例えば、図に示していないボルトで絶縁部材１２３をベース部５１又は枠部５２に固定する。
【００６４】
第４の実施の形態の発熱体冷却装置１１Ｄは、第１の実施の形態の発熱体冷却装置１１と同様の効果を発揮する。すなわち、絶縁性の冷媒液１７を収納した冷却槽１６Ｄと、発熱体２１を接合した放熱板２４との間を、簡単な構成によって、電気的に確実に絶縁できるとともに、発熱体２１を絶縁性の冷媒液１７で冷却する冷却性能を高めることができる。
【００６５】
また、第４の実施の形態の発熱体冷却装置１１Ｄでは、第１電気部材１２の半導体素子（発熱体）２１を作動させると、半導体素子（発熱体）２１の熱はバスバー２６を伝わって、ナット部１２１に伝わる。ナット部１２１に伝わった熱は板部材５４（ベース部５１）伝わるので、板部材５４（ベース部５１）から絶縁性の冷媒液１７もしくは絶縁性の冷媒液１７の蒸気によって熱を逃がすことができる。
【００６６】
端子台１１１では、ナット部１２１と板部材５４（ベース部５１）の間に介在させた電気絶縁シート１２４を極めて薄くしているので、熱の伝達を妨げない。その結果、絶縁性の冷媒液１７を収納した冷却槽１６Ｄと、発熱体２１を接合した放熱板２４との間を、簡単な構成によって、電気的に確実に絶縁できるとともに、発熱体２１を冷却する冷却性能をより高めることができる。
【００６７】
尚、本発明の発熱体冷却装置は、実施の形態では半導体素子の冷却に用いたが、半導体素子以外の発熱するものにも採用可能である。
また、実施の形態では、第１〜第３電気部材１２〜１４を冷却する構成を示したが、第１〜第３電気部材１２〜１４が一体である構成、又は、更に第１〜第３電気部材１２〜１４が分割されている場合においても本発明の発熱体冷却装置は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の発熱体冷却装置は、半導体素子に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の発熱体冷却装置（第１の実施の形態）の説明図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】発熱体冷却装置（第１の実施の形態）の冷却の機構を説明する図
【図４】第２の実施の形態を説明する図
【図５】第３の実施の形態を説明する図
【図６】第４の実施の形態を説明する図
【符号の説明】
【００７０】
１１…発熱体冷却装置、１６…冷却槽、１７…絶縁性の冷媒液、２１…発熱体、２３…一方の面（実装面）、２４…放熱板、２６…バスバー、２７…被覆部材、２８…他方の面（放熱面）、４７…オーリング、４８…シール部材、５６…外表面（外面）、６２…取付面（シート面部）、６３…貫通孔（循環開口）、１１１…バスバー固定部（端子台）。
【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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