(57)【要約】【課題】  スイッチング素子が離散的に配置される発熱構造において、スイッチング素子の温度が限界を超えないように、対応領域を効率的に冷却することができる冷却構造およびそれを用いた電力変換装置を提供する。【解決手段】  スイッチング動作を行うスイッチング素子７と、スイッチング素子に沿うように位置し、スイッチング素子を冷却する冷却媒体を流す冷却媒体路５とを備え、冷却媒体路は、スイッチング素子の対向側の壁面に、スイッチング素子の対応箇所Ａに向かって張り出す部分８を有する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング動作を行うスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に沿うように位置し、前記スイッチング素子を冷却する冷却媒体を流す冷却媒体路とを備え、
前記冷却媒体路は、前記スイッチング素子の対向側の壁面に、前記スイッチング素子の対応領域に向かって張り出す部分を有することを特徴とする、電力変換装置。
【請求項２】
前記冷却媒体路の前記スイッチング素子の対向側の壁面が、山状に盛り上がっていることを特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記冷却媒体路の前記スイッチング素子の対向側の壁面が、その冷却媒体路の幅にわたって畝状に盛り上がっていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記冷却媒体路が、前記スイッチング素子側における前記対応領域の壁面に、前記冷却媒体の進行方向に沿うように延在するフィンを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子が、複数個、実装基板に実装され、前記冷却媒体路は前記実装基板に沿って位置し、前記スイッチング素子の対応領域に向かって張り出す壁面部分は、前記スイッチング素子の対応領域ごとに形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記冷却媒体路は、前記スイッチング素子の対向側の壁の外面の平坦部に、前記スイッチング素子と異なる素子を配置することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項７】
平板状の被冷却部品に沿うように位置し、前記被冷却部品を冷却する冷却媒体を流す冷却媒体路を備え、
前記冷却媒体路は、前記被冷却部品の対向側の壁面に、前記被冷却部品の対応領域に向かって張り出す部分を有することを特徴とする、冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置および冷却構造に関し、とくに自動車に用いられるモータの電力変換装置および冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車にはエンジンが圧倒的に多く用いられてきたが、化石燃料の高騰や、地球温暖化防止のためのＣＯ2排出量の抑制などを背景に、電気自動車やハイブリッド自動車が注目を集め、とくにハイブリッド自動車はエンジン車に比べて単位燃料当りの走行距離が高いために急激にその台数を増やしている。ハイブリッド車等の自動車用モータには大きな電力が供給されるので、電力変換装置も大きな電力を扱うことになり、電力変換装置自体の電力損失を減らし、効率のよい電力変換を行う必要がある。このため電力変換装置には、電力のオン・オフを繰り返すスイッチとして動作する半導体デバイス、すなわちスイッチング素子が用いられる。スイッチング素子は、オン状態で電圧ゼロ、またオフ状態で電流ゼロなので、オン・オフの電圧・電流のタイムラグが生じなければ消費電力はゼロである。しかし、実際はタイムラグが生じるため、スイッチング素子の電力消費はゼロではなく、ロスとして熱が発生する。上記のハイブリッド自動車、燃料電池自動車などの電気自動車に搭載されるモータ駆動および電力回生用の電力変換装置では、バッテリーの大容量化、高速スイッチング化に伴い、上記の熱問題が深刻化している。
【０００３】
上記半導体素子の温度上昇は、自動車モータ用の電力変換装置に限られず、古くから問題とされ、多くの取り組みがなされてきた。たとえば、コンピュータの半導体素子の実装基板間の間隙を冷媒の空気路とする冷却構造において、空冷路の入口側の半導体素子と、空冷路の出口側の半導体素子の温度を同じに揃えるために、複数の実装基板の入口側の間隔を、出口側の間隔よりも大きく配置する構造の提案がなされている（特許文献１参照）。この冷却構造によれば、空気流の流速を出口側で大きくできるので、空気温度は出口側で高いものの、流速向上による放熱量の向上により、出口側の半導体素子の温度を入口側の半導体素子と同じに揃えることができる。また、コンピュータの半導体素子を水冷する構造においても、水路の入口側の幅を出口側の幅よりも広くする冷却構造が提案されている（特許文献２参照）。この場合も、出口側の冷却水の流速を入口側より上昇させることにより、出口側における水温上昇にもかかわらず、流速上昇による放熱量向上により、半導体素子の温度を均一に揃えることができる。
【特許文献１】特開平０３−０８５７９６号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ００／１６３９７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、自動車モータの電力変換装置に用いられるスイッチング素子は、年々性能が向上するにつれ小型化されるとともに、その小型化された素子に大電流が集中するため、発熱も局所的に突出する形態をとる。このため上記のような従来の冷却構造では、適切な対応をとることができない。すなわち、非常に大きな発熱箇所（スイッチング素子）が離散的にかつ局所的に配置される発熱構造において、そのスイッチング素子の温度が限界を超えないように、効果的に冷却する構造となっていない。換言すれば、上記従来の冷却構造は、スイッチング素子の配置箇所と、スイッチング素子が配置されない非配置箇所とを同一視して、互いに隣接するスイッチング素子配置箇所と非配置箇所とを連続的に同様に冷却している。このため、自動車モータの電力変換装置におけるスイッチング素子に特有の発熱形態に対して、冷却技術が未だ十分に対応できていない。
【０００５】
本発明は、非常に大きな発熱箇所であるスイッチング素子が離散的に配置される発熱構造において、そのスイッチング素子の温度が限界を超えないように、スイッチング素子に狙いを定めて効率的に冷却することができる冷却構造およびそれを用いた電力変換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】
【０００６】
本発明の電力変換装置は、スイッチング動作を行うスイッチング素子と、スイッチング素子に沿うように位置し、スイッチング素子を冷却する冷却媒体を流す冷却媒体路とを備える。そして、冷却媒体路は、スイッチング素子の対向側の壁面に、スイッチング素子の対応領域に向かって張り出す部分を有することを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、スイッチング素子の対応領域では、冷却媒体路（流路）内に張り出す壁面部により冷却媒体路の断面積が小さくなり、流速が増大する。このためスイッチング素子対応領域の熱抵抗（流速に反比例）が減少し、放熱量が増大する。この結果、上記対応領域における放熱性向上により、上記対応領域のスイッチング素子の温度上昇を抑えることができる。すなわちスイッチング素子対応領域に狙いを定めて、これら箇所の放熱性を効率的に向上させることができる。
【０００８】
また、上記の壁面は冷却媒体路内に張り出すため、流路の断面積が小さくなり圧力損失の増大は避けられないが、張り出す部分を離散的にするなどの方策により、流速向上による放熱性向上を確保しながら圧力損失の増大を軽減することができる。また張り出す壁面部の張り出し方を流れ方向に急峻に張り出して直交させる場合はさておき、徐々にゆるやかに張り出させたり、その徐々に張り出す表面の摩擦損失を減らすなどの対策によっても圧力損失を制限することが可能となる。とくに張り出す壁面部の角をなくし鏡面に仕上げることにより摩擦損失を減らすことができる。また、スイッチング素子対応領域における流速増大により、レイノルズ数（流速に比例）を増大させて、層流よりも放熱性の高い流れの形態である乱流を発生しやすくする。なお、上記構成により、層流と乱流とを問わず、流速の増大により放熱量の増大を得ることができる。
【０００９】
なお、スイッチング素子の対応箇所または対応領域は、スイッチング素子１個を対象にする場合、平面的に見てスイッチング素子に重なる、スイッチング素子側の冷却媒体路の壁面である。また、スイッチング素子が一まとまり複数個の単位が、いくつか配置される構造を対象とする場合には、複数個の一まとまりのスイッチング素子を、１個のスイッチング素子とみなして対応領域を考える場合もある。しかし、後者の場合であっても、あくまで１個のスイッチング素子ごとに対応領域を定めることもある。また、スイッチング素子に沿うように位置するとは、スイッチング素子を実装する実装基板を介在させてもよく、また実装基板の下に放熱板や筐体壁をさらに介在させる形態をも含でもよい。また冷却媒体路（流路）が、被冷却部品を含むモジュール筐体内に収納もしくは埋設され、もしくは作り込まれた構造であってもよい。
【００１０】
上記の冷却媒体路では、スイッチング素子の対向側の壁面を、山状（錘状）に盛り上がるように形成することができる。この構成により、冷却媒体は断面が狭くなった部分の中でも山状（錘状）盛り上がり部分の回り（山の斜面部）を、速度を高めて通過する。一般に、スイッチング素子の直下から斜め４５度の範囲内の下方に熱が広がってゆくことから、上記の流速分布により、圧力損失を抑制しながらスイッチング素子対応領域に狙いを定めて効率的に冷却することができる。この結果、対応領域内のスイッチング素子の温度上昇を抑制することができる。また、山状盛り上り部を有する冷却媒体路の製作も比較的容易である。
【００１１】
上記の冷却媒体路のスイッチング素子の対向側の壁面を、その冷却媒体路の幅にわたって畝状に盛り上がった形状にすることができる。この構成により、冷却媒体路の幅にわたってスイッチング素子が配列される構成の場合、畝状盛り上がり部分の流路断面積が減少し、流速を幅全体にわたって上昇させることができる。このため、上記流路幅にわたって配置されたスイッチング素子に狙いを定めて効率的に冷却することができる。また、畝状盛り上り部を有する冷却媒体路の製作も比較的容易である。
【００１２】
上記の冷却媒体路では、スイッチング素子側における前記対応領域の壁面に、冷却媒体の進行方向に沿うように延在するフィンを設けることができる。この構成により、スイッチング素子の対応領域における放熱量をフィンによりさらに増大させることができる。
【００１３】
また、上記のスイッチング素子が、複数個、実装基板に実装され、冷却媒体路は実装基板に沿って位置し、スイッチング素子の対応領域に向かって張り出す壁面部分は、スイッチング素子の対応領域ごとに形成されることができる。この構成により、離散的に配置されたスイッチング素子対応領域に狙いを定めて、各対応領域別に局所的に冷却することができる。この結果、冷却媒体路全体における圧力損失を大きく損なうことなく、各スイッチング素子の温度上昇を、各対応領域の放熱性向上によって抑制することができる。またスイッチング素子対応領域は、１つのスイッチング素子に対応する箇所に限定されず、一まとまりの複数のスイッチング素子に対応する箇所であってもよい。とくに畝状盛り上がり部分では、流路幅にわたって並べられた複数個のスイッチング素子に狙いを定めて流速を向上させ、その結果、放熱性を向上させることができる。
【００１４】
上記の冷却媒体路では、スイッチング素子の対向側の外面の平坦部に、上記のスイッチング素子と異なる他の素子を配置する構成としてもよい。この構成により、電力変換用のスイッチング素子以外の素子を上記対向側の外面に配置して冷却することができ、冷却装置の有効利用をはかり、かつ自動車において重要視される空間利用効率を高めることができる。
【００１５】
本発明の冷却構造は、平板状の被冷却部品に沿うように位置し、被冷却部品を冷却する冷却媒体を流す冷却媒体路を備える。そして、冷却媒体路は、前記被冷却部品の対向側の壁面に、被冷却部品の対応領域に向かって張り出す部分を有することを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、被冷却部品の対応領域では、冷却媒体路内に張り出す壁面部により冷却媒体路の断面積が小さくなり、流速が増大する。このためその箇所の熱抵抗（流速に反比例）が減少し、放熱量が増大する。すなわち被冷却部品の対応領域に狙いを定めて、これら箇所の放熱性を効率的に向上させることができる。
【００１７】
また、上記の壁面部は冷却媒体路内に張り出すため、流路の断面積が小さくなり、圧力損失の増大は避けられないが、張り出す部分を離散的にするなどの方策により、流速向上による放熱性向上を確保しながら圧力損失を抑制することができる。また張り出す壁面部の張り出し方を流れ方向に急峻に盛り上げて直交させる場合はさておき、徐々にゆるやかに張り出させたり、その徐々に張り出させる表面の摩擦損失を減らすなどの対策によっても圧力損失を制限することが可能となる。とくに張り出す壁面部において角をなくし鏡面に仕上げることにより摩擦損失を減らすことができる。また、被冷却部品の対応領域における流速増大により、レイノルズ数（流速に比例）を増大させて、層流よりも放熱性の高い流れの形態である乱流を発生しやすくする。なお、上記構成により、層流と乱流とを問わず、流速の増大により放熱量の増大を得ることができる。
【００１８】
なお、被冷却部品の対応箇所または対応領域は、被冷却部品１個を対象にする場合、平面的に見て被冷却部品に重なる、被冷却部品側の冷却媒体路の壁面である。また、被冷却部品が一まとまり複数個の単位が、いくつか配置される構造を対象とする場合には、複数個の一まとまりの被冷却部品を、１個の被冷却部品とみなして対応領域を考える場合もある。しかし、後者の場合であっても、あくまで１個の被冷却部品ごとに対応領域を定めることもある。また、被冷却部品に沿うように位置するとは、被冷却部品を実装する実装基板を介在させてもよく、また実装基板の下に放熱板や筐体壁をさらに介在させる形態をも含でもよい。また冷却媒体路（流路）が、被冷却部品を含むモジュール筐体内に収納もしくは埋設され、もしくは作り込まれた構造であってもよい。
【００１９】
上記冷却媒体路では、被冷却部品の対向側の壁面が、山状（錘状）に盛り上がる形状にすることができる。この構成により、冷却媒体は断面が狭くなった部分の中でも山状（錘状）盛り上がり部分の回り（斜面部など）を速度を高めて通過する。一般に、被冷却部品の下方斜め４５度の範囲内に熱が広がってゆくことから、上記の流速分布により、圧力損失を抑制しながら効果的に被冷却部品を冷却することができる。この結果、被冷却部品の対応領域を狙って放熱性を向上させ、対応領域の被冷却部品の温度上昇を抑制することができる。また、上記山状盛り上り部を有する冷却媒体路の製作も比較的容易である。
【００２０】
上記冷却媒体路では、被冷却部品の対向側の壁面が、その冷却媒体路の幅にわたって畝状に盛り上がるようにしてもよい。この構成により、冷却媒体路の幅にわたって被冷却部品が配列される構成の場合、畝状盛り上がり部分の流路断面積が減少し、流速を幅全体にわたって上昇させることができる。このため、上記流路幅にわたって配置された被冷却部品に狙いを定めて効率的に冷却することができる。また、上記畝状盛り上り部を有する冷却媒体路の製作も比較的容易である。
【００２１】
上記冷却媒体路は、被冷却部品側における対応領域の壁面に、冷却媒体の進行方向に沿うように延在するフィンを有してもよい。この構成により、被冷却部品配置箇所における放熱量をフィンによりさらに増大させることができる。
【００２２】
また、被冷却部品が、複数個、実装基板に実装され、冷却媒体路は実装基板に沿って位置し、被冷却部品の対応領域に向かって張り出す壁面部は、被冷却部品の対応領域ごとに形成される構成としてもよい。この構成により、離散的に配置された被冷却部品の対応領域に狙いを定めて、各対応領域別に局所的に冷却することができる。この結果、冷却媒体路全体における圧力損失を大きく損なうことなく、各被冷却部品の温度上昇を、各対応領域の放熱性向上によって抑制することができる。また、被冷却部品の対応領域は、１つの被冷却部品に対応する箇所に限定されず、一まとまりの複数の被冷却部品に対応する箇所であってもよい。とくに畝状盛り上がり部分では、流路幅にわたって並べられた複数個の被冷却部品に狙いを定めて流速を向上させ、その結果、放熱性を向上させることができる。
【００２３】
上記の冷却媒体路では、被冷却部品の対向側の壁の外面に、スイッチング素子と異なる他の素子を配置するための平坦部を有する構成としてもよい。この構成により、被冷却部品以外の部品を上記対向側の外面に配置して、冷却することができ、空間利用効率性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態における電力交換装置を説明するための図である。この電力変換装置１０は、ハイブリッド自動車のモータ用の端子である、Ｕ相端子、Ｖ相端子およびＷ相端子を有し、また発電機用の端子である、＋端子および−端子を有する。スイッチング素子７は、モータ用のスイッチング素子７ａ，７ｂと、発電機用のスイッチング素子７ｃとが配置される。モータ用スイッチング素子はＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)７ａと、還流ダイオード７ｂとがある。還流ダイオードはインダクタンスを含む図示しない負荷と並列に配置されるダイオードであり、負荷電流を平準化するために用いられる。本発明の実施の形態の説明において、厳密にはスイッチング素子ではないが、スイッチング素子とともに同じ回路に用いられる半導体素子もスイッチング素子と呼ぶこととする。これらスイッチング素子７ａ，７ｂ，７ｃは、図示を省略した実装基板上に実装され、その実装基板の下に放熱板３が配置される。上記のスイッチング素子７、実装基板等は、筐体３１に収納される。上記筐体３１内には、スイッチング素子７の上に絶縁板を介在させて、上記スイッチング素子のゲート信号を制御する半導体素子等が実装された、図示しない制御信号用実装基板が配置される。
【００２５】
上記放熱板３の下にその放熱板３に接するように、冷却媒体が流れる冷却媒体路５が設けられる。冷却媒体には、不凍液であるエチレングリコール水溶液などを用いることができる。冷却媒体路５は、スイッチング素子モジュールの筐体３１の一部として形成されていてもよい。これから、本発明の実施の形態の電力変換装置について、（実施の形態１）および（実施の形態２）にしたがって説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１における冷却構造を説明するための上面図である。図２において、スイッチング素子７ａ，７ｂの下方の冷却媒体路５において、底部壁面（スイッチング素子側の対向側の壁面）が、冷却媒体路内へと盛り上がり、山状部８ａ，８ｂが形成されている。図２の場合、山状部８ａ，８ｂは、スイッチング素子７ａ，７ｂの各個に一つずつ形成されている。流路方向に沿って山状部８ａ，８ｂが形成されている部分Ａと、盛り上り部が形成されていない非形成部分Ｂとがある。山状の盛り上り部が形成された部分Ａでは、流路の幅Ｗにわたって山状部８ａ，８ｂが離散的に形成されている。
【００２７】
図２は、盛り上った山状部８ａ，８ｂを示す斜視図である。流路方向に沿って山状部が形成された部分Ａの断面積ＳＡは、山状部など盛り上りが形成されていない部分Ｂの断面積ＳＢより小さい。上記部分Ａにおける冷却媒体の平均流速ＶＡと、部分Ｂの平均流速ＶＢとは、ＶＡ・ＳＡ＝ＶＢ・ＳＢの関係を満たすので、ＶＡはＶＢより大きくなる。とくに部分Ａの山状部の間隙部９の流速が大きくなる。スイッチング素子７は下方に向けて、主として真下から４５度範囲内に多くの熱を伝播させる。このため、部分Ａの間隙部９の流速が大きくなることにより、スイッチング素子７が発する熱を効率的に受けて放熱することができる。この結果、スイッチング素子が位置する対応領域に狙いを定めて放熱性を向上させることにより、スイッチング素子７の温度上昇を抑制することができる。
【００２８】
図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。スイッチング素子７ａの下方の対向壁面に山状盛り上り部８ａを有し、部分Ａの断面積を小さくして、この部分Ａの平均流速ＶＡを、部分Ｂにおける平均流速ＶＢよりも大きくする。この結果、上記のようにスイッチング素子に狙いを定めて放熱性を向上させてスイッチング素子の温度上昇を抑制することができる。とくに、図２および図３と合わせて分かるように、本実施の形態では、冷却媒体は山状部の間隙部９を抵抗小さく大きな流速で通過するので、冷却媒体の流れ全体の圧力損失を小さく抑えてスイッチング素子ごとに狙いを付けて冷却することができる。
【００２９】
図４において、冷却媒体路５の底部壁の外面に、他の素子を配置するための平坦部２５を有する。この平坦部２５には、たとえば自動車エアコン用のＤＣコンバータ用半導体素子を配置して冷却することができる。この結果、自動車において非常に重要視される空間利用率の向上をはかることができる。他の実施の形態においても、冷却媒体路の底部壁の外面に平坦部２５を設けた構造を例示するが、上記図４の場合と同じ目的であるので、特別な場合以外、説明を繰り返さない。
【００３０】
図５は、図２におけるＶ−Ｖ線に沿う、Ａ部の断面図である。言うまでもないが、冷却媒体は紙面に垂直に流れる。このＡ部では、山状の盛り上り部８ａ，８ｂにより流路断面積が狭められているので、平均流速はＢ部のそれより大きく、とくに山状盛り上り部８ａ，８ｂの間隙部９では流速が大きくなり、放熱性を大きく向上させる。半導体スイッチング素子７ａ，７ｂは、下方に向かって放熱板３を介在させて真下から４５度範囲内に多くの熱を伝播させる。間隙部９の大きな流速は、山状部８ａ，８ｂの頂上周辺を流れる冷却媒体とともに、スイッチング素子に狙いをつけて効率的にこの熱を冷却媒体の流れに乗せて放散することができる。
【００３１】
図２および図５に示す冷却構造の変形例になるが、図６に示すように、冷却媒体の流れ方向に沿って延在するフィン１１を冷却媒体路のスイッチング素子側の壁内面に設けてもよい。フィン１１は、冷却媒体と大きな表面積で接触してスイッチング素子７ａ，７ｂの真下から４５度範囲内に放散される熱を受けて、より多くの冷却媒体に効率的に放散することができる。フィン１１は、放熱板３と一体成型加工で製作されることが望ましい。しかし、放熱板の対応領域の部分を別部品として、その別部品にフィン１１を一体成型加工で形成し、その別部品を放熱板の該当部分（孔部としてある）に嵌め入れて縁同士を溶接して形成してもよい。
【００３２】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における冷却構造を説明する図である。図面の各部に付した、実施の形態１と同じ参照番号は、とくに断らないかぎり共通である。本実施の形態における特徴は、図８に示すように、流路の幅Ｗにわたって盛り上っている畝状部８を張り出し部とした点にある。図９は、図７におけるＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。畝状盛り上り部８が配置されると、Ａ部の断面積は流路の幅Ｗにわたって均一に小さくされ、流速ＶＡはＡ部の幅位置にあまり依存せずに揃うようになり、Ｂ部の流速ＶＢより大きくなる。このため、スイッチング素子７ａの下方４５度範囲内の放熱性が向上し、スイッチング素子７ａ，７ｂに狙いを定めて放熱性を向上させてスイッチング素子７ａ，７ｂの温度上昇を抑制することができる。
【００３３】
本実施の形態における張り出し部は、流路の幅Ｗにわたって連続して畝状に盛り上っているため、畝の高さが実施の形態１における山状盛り上り部の高さと同じ場合、圧力損失が大きくなることは避けられない。しかし、畝状部分を幅Ｗにわたって連続して盛り上げずに、途切れ途切れに断続的に畝を盛り上げる形状であってもよく、この場合には、畝と畝との間に間隙部ができ、実施の形態１と同様に、間隙部の流速を増大させることができ、この間隙部の放熱性を向上させることができる。この場合、圧力損失を連続した畝の場合よりも小さくすることができる。
【００３４】
図１０および図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である図１１は、図７の冷却構造の変形例を示す図である。図１０において、スイッチング素子７の側の冷却媒体路の壁面には、流路方向に沿って延在するフィン１１が設けられている。フィン１１は、冷却媒体を大きな表面積で接触してスイッチング素子７ａ，７ｂの真下から４５度範囲内に放散される熱を受けて効果的に冷媒中に放散することができる。
【００３５】
図１２は、図７に示す冷却媒体路（流路）の幅Ｗを仕切り壁１２で分けて、幅Ｗ１，Ｗ２とした変形例を示す図である。このような流路の幅の狭幅化は、図２に示す冷却構造にも適用することができる。流路の狭幅化により、流路幅の位置による放熱性の変動を小さくでき、冷却媒体量を少なくすることができる。しかし、流路断面積の縮小および流路長さの増大による圧力損失の増大を生じ、また流路の入口側と出口側との冷却媒体の温度差の増大を招来することもある。
【００３６】
上記本発明の実施の形態１および２を例示して説明したが、本発明は上記実施の形態１および２の例示に限定されるべきではない。たとえば冷却媒体路内に張り出す壁面部は、なだらかな山状盛り上り部やなだらかな畝状盛り上り部に限定されず、急峻に流れに直交するように盛り上る山や畝であってもよい。この場合、盛り上る高さを加減することにより、圧力損失を許容範囲内にすることができる。山や畝の具体的形状はどのようであってもよい。
【００３７】
要は、スイッチング素子の対応領域に狙いを定めて、そのスイッチング素子対応領域のすべてまたは部分の冷媒の流速を高めて、放熱性を、非対応領域に比べて向上させればよい。換言すれば、本発明においては、スイッチング素子の対応領域に狙いを定めて対向する壁面部を張り出すことにより、圧力損失を過度に大きくすることなく、スイッチング素子の温度上昇を抑制することにポイントがある。スイッチング素子対応箇所および非対応箇所の両方に対して、同じように放熱性を高めることは、圧力損失を過度に害することになり、本発明と相容れない。
【００３８】
また、繰り返すことになるが、畝状盛り上り部は流路の幅にわたって連続している必要はなく、断続的に盛り上りのない平坦箇所（間隙部）を設けてもよい。この間隙部の配置により、放熱性を実質的に損なうことなく圧力損失の増大を防止することができる。張り出し壁面部は、スイッチング素子１個に張り出し部１つを対応させる構成にする必要はない。スイッチング素子が複数個ずつまとまって配置される場合、そのまとまった領域ごとに張り出し部を１つずつ配置することができる。また、言うまでもないが、本発明の説明において、「張り出す」という用語は、「盛り上る」という用語を含む意味で用いている。
【００３９】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の電力変換装置および冷却構造では、大きな発熱体であるスイッチング素子または被冷却部品に狙いを定めて、その対応領域における放熱性を高めるよう張り出し壁面部を設け、非対応領域の放熱性については平坦のままにするので、圧力損失を大きく害することなく、そのスイッチング素子または被冷却部品の温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態における電力変換装置を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１における冷却構造を示す図である。
【図３】図２の盛り上り部を説明する斜視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１の冷却構造の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２における冷却構造を示す図である。
【図８】図７の盛り上り部を説明する斜視図である。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の冷却構造の変形例を示す断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の冷却構造の別の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
３  放熱板、５  冷却媒体路（流路）、７  スイッチング素子、７ａ  ＩＧＢＴ（スイッチング素子）、７ｂ  還流ダイオード、７ｃ  スイッチング素子、８  盛り上り部、８ａ，８ｂ  山状盛り上り部、９  間隙部、１０  電力変換装置、１１  フィン、１２  仕切り壁、２５  冷却媒体路の底部壁の外面の平坦部、３１  筐体、Ａ  スイッチング素子の対応領域、Ｂ  （スイッチング素子）非対応領域、Ｗ，Ｗ１，Ｗ２  冷却媒体路の幅。
【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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