(57)【要約】      （修正有）【課題】  くし型冷却器の放熱フィン間を抜ける冷却風の圧力損失を低減させ、冷却性能を高めた半導体冷却装置を提供する。【解決手段】  冷却風送風方向に対し直交する平面での放熱フィン部12の断面形状をくし型とし受熱部13に半導体素子14を取り付け、半導体素子を密閉部に配置すると共に放熱フィン部を開放部に配置し、放熱フィン部に冷却風を送風し半導体素子の発熱を開放部に放熱するくし型冷却器11b1,11b2を冷却風送風方向に対し複数段直列に配列し、くし形冷却器が冷却風送風方向に対して並列に２個以上配列される段が少なくとも１ヶ所あり、かつ直列に並ぶくし型冷却器の大きさが同一でない箇所が少なくとも１ヶ所あり、冷却風送風方向に対し風上に配置される風上くし型冷却器と風下に配置される風下くし型冷却器との互いに対向する各々の放熱フィンの厚み中心位置をそろえ配置したものである。【選択図】図１Ｃ
2005150132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却風送風方向に対し直交する平面での放熱フィン部の断面形状をくし型とし受熱部に半導体素子を取り付け、前記半導体素子を密閉部に配置すると共に前記放熱フィン部を開放部に配置し、前記放熱フィン部に冷却風を送風し半導体素子の発熱を開放部に放熱するくし型冷却器を冷却風送風方向に対し複数段直列に配列し、前記くし形冷却器が冷却風送風方向に対して並列に２個以上配列される段が少なくとも１ヶ所あり、かつ直列に並ぶ前記くし型冷却器の大きさが同一でない箇所が少なくとも１ヶ所あり、冷却風送風方向に対し風上に配置される風上くし型冷却器と風下に配置される風下くし型冷却器との互いに対向する各々の放熱フィンの厚み中心位置をそろえ配置したことを特徴とする半導体冷却装置。
【請求項２】
前記くし型冷却器の放熱フィンの厚みが、前記風上くし型冷却器と前記風下くし型冷却器とで互いに異なることを特徴とする請求項１記載の半導体冷却装置。
【請求項３】
前記くし型冷却器の放熱フィンの高さが、前記風上くし型冷却器と前記風下くし型冷却器とで互いに異なることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体冷却装置。
【請求項４】
前記くし型冷却器の放熱フィンのフィンピッチが、前記風上くし型冷却器と前記風下くし型冷却器とで互いに異なることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の半導体冷却装置。
【請求項５】
前記風上くし型冷却器または前記風下くし型冷却器の少なくともどちらか一方のくし型冷却器の放熱フィンのフィンピッチは、受熱部に取り付けられる半導体素子の発熱量に応じて粗密にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の半導体冷却装置。
【請求項６】
前記くし型冷却器の放熱フィンの冷却風送風方向面に面取を施したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の半導体冷却装置。
【請求項７】
前記くし型冷却器の放熱フィンの冷却風送風方向の長さが、隣り合う放熱フィンと異なることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の半導体冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電力変換装置に使用される半導体素子を冷却するための半導体冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両用電力変換装置は車両の床下に設置され、架線からの電力を半導体素子により変換して車両駆動用電動機に供給したり、その他の各種負荷に供給する。この場合、半導体素子が発熱することから車両用電力変換装置には半導体素子を冷却するための半導体冷却装置が設けられている。
【０００３】
図９Ａは従来の半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図、図９Ｂは図９ＡのＡ−Ａ断面図、図９Ｃは図９ＢのＢ矢視図である。くし形冷却器１１は放熱フィン１２と受熱部１３とを有し、半導体素子１４を受熱部１３の受熱面に取り付ける。そして、半導体素子１４が取り付けられた受熱部１３を車両用電力変換装置の密閉部に配置すると共に、放熱フィン１２を開放部に配置して開放部に冷却風１５を送風させて冷却する。
【０００４】
すなわち、くし型冷却器１１は、冷却風１５の送風方向に対して直交する平面（図９ＡのＡ−Ａ断面図）での放熱フィン部の断面形状がくし型となるように形成され、発熱体である半導体素子１４はくし型冷却器１１の受熱部１３の受熱面に取付けられる。半導体素子１４からの発熱は、受熱部１３を介し放熱部である放熱フィン１２に伝熱され、開放部に設置された放熱フィン１２に冷却風１５を送風して排熱する。
【０００５】
図１０は、図９Ａ〜図９Ｃに示したくし型冷却器１１を強制風冷式の車両用電力変換装置に装着した従来の半導体冷却装置の側面図である。くし型冷却器１１の受熱部１３は車両用電力変換装置１６の冷却器取付面に取り付けられ、車両用電力変換装置１６の内部に設けられた風洞１７内に放熱フィン１２を配置し、電動送風機１８により風洞１７内の放熱フィン１２に冷却風１５を送風する。また、風洞１７内には、トランスやリアクトル及び抵抗器等の発熱体１９も配置され、冷却風１５によって同時に冷却されている。
【０００６】
図１１Ａはくし型冷却器を冷却風送風方向に対し二段直列に配列した場合の側面図、図１１Ｂは図１１ＡのＣ矢視図、図１１Ｃは図１１ＡのＤ−Ｄ断面図、図１１Ｄは図１１ＡのＥ−Ｅ断面図、図１１Ｅは図１１ＡのＦ矢視図、図１１Ｆは図１１ＡのＧ矢視図である。
【０００７】
図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、冷却風１５の送風方向に対し複数個のくし型冷却器１１ａ、１１ｂを配置して複数段直列とし、また、冷却風１５の送風方向に対し直交する方向２０に少なくとも１個のくし型冷却器１１を配置している。
【０００８】
図１１Ｃには、冷却風１５の送風方向に対し風上に配置された風上くし型冷却器１１ａ１、１１ａ２における放熱フィン１２の配置位置および放熱フィン１２の厚みｄ１とフィンピッチｐ１を示しており、図１１Ｄには、冷却風１５の送風方向に対し風下に配置された風下くし型冷却器１１ｂ１、１１ｂ２における放熱フィン１２の配置位置および放熱フィン１２の厚みｄ１とフィンピッチｐ１を示している。放熱フィン１２のフィンピッチは放熱フィン１２の厚みｄ１の中心位置間の距離である。
【０００９】
風上くし形冷却器１１ａにおける放熱フィン１２の中心位置と風下くし型冷却器１１ｂにおける放熱フィン１２の中心位置との間にはズレがあるので、図１１Ｅに示すように、冷却風１５の送風方向より見た場合、風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン１２間に風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン１２が重なる。
【００１０】
従って、図１１Ｆに示すように、風上くし型冷却器１１ａと風下くし型冷却器１１ｂとの冷却器間ｙにおいて、風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン間ｘ１を通り抜けた冷却風１５が風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン１２の厚みｄ１に邪魔される。このため、放熱フィン間ｘ１を通り抜ける冷却風１５の通風抵抗が大きくなる。
【００１１】
図１２Ａは、図１１Ａ〜図１１Ｆに示したくし型冷却器１１を強制風冷式の車両用電力変換装置１６に装着した従来の半導体冷却装置の側面図、図１２Ｂは、図１２ＡのＨ矢視図である。風洞１７の冷却風１５は、風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン１２の厚みｄ１に邪魔されるので、冷却風１５の多くは風洞１７内の発熱体１９と放熱フィン１２との間を通ることになる。つまり、放熱フィン１２以外の空間を通り抜けてしまい、くし型冷却器１１の性能に必要な風量を確保することができない。そこで、図１２Ｅに示すように、風洞１７内に放熱フィン１２以外の空間を塞ぐための邪魔板２１を設置し、冷却風１５が放熱フィン１２に通るようにしているが、邪魔板２１を設置すると、風洞１７全体の圧力損失が大きくなるため大型の電動送風機１８が必要となっていた。
【００１２】
ところで、冷却風の送風方向に発熱素子を多段に配置し、送風方向線上の放熱フィンの総数をほぼ同数にして全体を均一に冷却するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。また、多数の平板状の放熱フィンを上下方向に所定間隔を保って設置した冷却器を車両の床下に設置した半導体冷却装置がある（例えば特許文献２参照）。さらに、冷却風の送風方向にフィンピッチの異なる複数段コルゲートフィンを設けて冷却性能分布を変化させるようにしたものもある（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−４６２７９号公報
【特許文献２】特開２０００−９２８１９号公報
【特許文献３】特開２００１−８５５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の半導体冷却装置では、風上くし型冷却器の放熱フィンの厚みの中心位置と風下に配置された風下くし型冷却器の放熱フィンの厚みの中心位置にズレが生じているので、放熱フィン間を通り抜ける冷却風の圧力損失が大きくなる。このため十分な冷却ができないことがあった。また、強制送風式の場合には所定の風量を確保するに大型の電動送風機を用意する必要があり、そうした場合には装置外形及び質量が大きくなってしまい、装置の小型軽量化が難しくなっていた。
【００１４】
本発明の目的は、くし型冷却器の放熱フィン間を抜ける冷却風の圧力損失を低減させ、冷却性能を高めた半導体冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の発明に係わる半導体冷却装置は、冷却風送風方向に対し直交する平面での放熱フィン部の断面形状をくし型とし受熱部に半導体素子を取り付け、前記半導体素子を密閉部に配置すると共に前記放熱フィン部を開放部に配置し、前記放熱フィン部に冷却風を送風し半導体素子の発熱を開放部に放熱するくし型冷却器を冷却風送風方向に対し複数段直列に配列し、前記くし形冷却器が冷却風送風方向に対して並列に２個以上配列される段が少なくとも１ヶ所あり、かつ直列に並ぶ前記くし型冷却器の大きさが同一でない箇所が少なくとも１ヶ所あり、冷却風送風方向に対し風上に配置される風上くし型冷却器と風下に配置される風下くし型冷却器との互いに対向する各々の放熱フィンの厚み中心位置をそろえ配置したことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明に係わる半導体冷却装置は、請求項１の発明において、前記くし型冷却器の放熱フィンの厚みが、前記風上くし型冷却器と前記風下くし型冷却器とで互いに異なることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明に係わる半導体冷却装置は、請求項１または請求項２の発明において、前記くし型冷却器の放熱フィンの高さが、前記風上くし型冷却器と前記風下くし型冷却器とで互いに異なることを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明に係わる半導体冷却装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明において、前記くし型冷却器の放熱フィンのフィンピッチが、前記風上くし型冷却器と前記風下くし型冷却器とで互いに異なることを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明に係わる半導体冷却装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明において、前記風上くし型冷却器または前記風下くし型冷却器の少なくともどちらか一方のくし型冷却器の放熱フィンのフィンピッチは、受熱部に取り付けられる半導体素子の発熱量に応じて粗密にしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明に係わる半導体冷却装置は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項の発明において、前記くし型冷却器の放熱フィンの冷却風送風方向面に面取を施したことを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明に係わる半導体冷却装置は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記くし型冷却器の放熱フィンの冷却風送風方向の長さが、隣り合う放熱フィンと異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、くし型冷却器の放熱フィン間を抜ける冷却風の圧力損失を低減することが可能となり、冷却風の通過が円滑に行えるので冷却性能が向上する。従って、強制風冷式の場合には電動送風機を小型化できることから装置全体の小型軽量化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
冷却風の送風方向に対し風上に配置される風上くし型冷却器と風下に設置される風下くし型冷却器の互いに対向する放熱フィンの厚み中心位置をそろえて配置したことにより、くし型冷却器の放熱フィン間を抜ける冷却風の圧力損失を低減する。
【実施例１】
【００２４】
図１Ａは本発明の実施例１に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図、図１Ｂは図１ＡのＩ−Ｉ断面図、図１Ｃは図１ＡのＪ−Ｊ断面図、図１Ｄは図１ＡのＫ矢視図、図１Ｅは図１ＡのＬ矢視図である。
【００２５】
図１Ａ〜図１Ｅに示すように、くし型冷却器１１ａ、１１ｂは、冷却風１５の送風方向に対し直交する平面での放熱フィン１２の断面形状がくし型に形成され、送風方向に対して多段に直列に配置されている。くし型冷却器１１ａ、１１ｂの受熱部１３には半導体素子１４が取り付けられている。半導体素子１４は、例えば車両用電力変換装置の密閉部に位置するように配置され、また、放熱フィン１２は例えば車両用電力変換装置の開放部に配置される。放熱フィン部には冷却風が送風され、半導体素子１４の発熱は開放部に放熱される。
【００２６】
また、くし型冷却器１１ａ、１１ｂは、図１Ｅに示すように、冷却風１５の送風方向に対して並列に２個以上配列される段が少なくとも１ヶ所あり、かつ直列に並ぶくし型冷却器１１ａ、１１ｂの大きさが同一でない箇所が少なくとも１ヶ所ある。例えば、直列に並ぶくし型冷却器１１ａ１とくし型冷却器１１ｂ１との大きさは同一ではない。
【００２７】
図１Ｂには、冷却風１５の送風方向に対し風上に配置された風上くし型冷却器１１ａ１、１１ａ２における放熱フィン１２の配置位置および放熱フィン１２の厚みｄ１とフィンピッチｐ１を示しており、図１Ｃには、冷却風１５の送風方向に対し風下に配置された風下くし型冷却器１１ｂ１、１１ｂ２における放熱フィン１２の配置位置および放熱フィン１２の厚みｄ１とフィンピッチｐ１を示している。
【００２８】
そして、図１Ｂ、図１Ｃに示すように、冷却風１５の送風方向に対し風上に配置される風上くし型冷却器１１ａと、風下に配置される風下くし型冷却器１１ｂとの互いに対向する各々の放熱フィンの厚みｄ１の中心位置はそろえて配置されている。
【００２９】
風上くし型冷却器１１ａと風下くし型冷却器１１ｂとの互いに対向する放熱フィン１２の厚みｄ１の中心位置をそろえて配置するので、図１Ｄに示すように、風上くし型冷却器１１ａと風下くし型冷却器１１ｂとを配置したときの両者の放熱フィン間ｘ１の位置が一致する。従って、図１Ｅに示すように、放熱フィン間ｘ１を通り抜ける冷却風１５の冷却器間ｙでの通風抵抗が小さくなり圧力損失を低減させることができる。
【００３０】
図２Ａは、図１Ａ〜図１Ｅに示したくし型冷却器１１を強制風冷式の車両用電力変換装置に装着した半導体冷却装置の側面図、図２Ｂは、図２ＡのＭ矢視図である。車体２２の床下に艤装されている電力変換装置１６の冷却器取付面に、放熱フィン１２が車両進行方向２３と平行かつ開放部に出るようにくし型冷却器１１を取り付け、冷却風１５である車両走行風２４によって放熱する。なお、くし型冷却器１１の電力変換装置１６への取付面については、電力変換装置１６の底面や車体中心側であってもよい。
【００３１】
本発明の実施例１によれば、放熱フィン１２間を通り抜ける冷却風１５の圧力損失が低減することから、走行風冷式のみならず強制風冷式のいずれの場合であっても、冷却風１５の通風抵抗が少なくなり冷却効率が向上する。強制風冷式の場合には電動送風機の小型軽量化が可能となり装置の小型軽量化が実現できる。
【実施例２】
【００３２】
図３Ａは本発明の実施例２に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図、図３Ｂは図３ＡのＮ−Ｎ断面図、図３Ｃは図３ＡのＯ−Ｏ断面図、図３Ｄは図３ＡのＰ矢視図、図３Ｅは図３ＡのＱ矢視図である。この実施例２は図１Ａ〜図１Ｅに示した実施例１に対し、くし型冷却器１１の放熱フィン１２の厚みが、風上くし型冷却器１１ａと風下くし型冷却器１１ｂとで互いに異なるように構成したものである。図３Ａ〜図３Ｅでは風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン１２ａの厚みｄ２が風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン１２ｂの厚みｄ１より小さくしたものを示している。図１Ａ〜図１Ｅと同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３３】
実施例２では、実施例１における風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン１２ａの厚みｄ２が風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン１２ｂの厚みｄ１より小さく形成されている。例えば、車両走行風によって放熱する走行風冷却方式では、放熱フィン１２の厚みｄを小さくしたくし型冷却器１１に、車両速度が低速域では発熱量が小さく車両速度が高速域では発熱量が大きくなるコンバータの機能を有した半導体素子１４が取り付けられる。
【００３４】
いま、風上には車両速度が低速域では発熱量が小さく、車両速度が高速域では発熱量が大きくなるコンバータの機能を有した半導体素子１４が取り付けられた風上くし型冷却器１１ａが配置され、風下には車両速度が低速域では発熱量が大きく、車両速度が高速域では発熱量が小さくなるようなインバータの機能を有した半導体素子１４が取り付けられた風下くし型冷却器１１ｂが配置されたとした場合を考える。
【００３５】
くし型冷却器１１の熱抵抗と車両速度との関係は、車両速度が低速で放熱フィン１２に取り込める冷却風１５が少ないときはくし型冷却器１１での熱抵抗が大きく、車両速度が高速で放熱フィン１２に取り込める冷却風１５が多いときはくし型冷却器１１での熱抵抗が小さい。
【００３６】
そこで、図３Ｂ、図３Ｃに示すように、低速領域で発熱量が小さい風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン１２ａの厚みｄ２を風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン１２ｂの厚みｄ１より薄くし、図３Ｄに示すように、風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン間ｘ２を風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン間ｘ１より大きくする。これにより、風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン間ｘ２を通り抜ける冷却風１５の圧力損失が低減し、風下くし型冷却器１１ｂへの取込風速が大きくなり、熱抵抗が小さくなることから温度低減を行なうことができる。
【００３７】
また、風上くし型冷却器１１ａは、放熱フィン１２ａの厚みｄ２が薄くなることにより放熱面積が減少し冷却性能が低下するが、低速域では発熱量が小さいので高い冷却性能を必要としないので冷却に支障を来すことはない。一方、発熱量が大きくなる高速領域では放熱フィン１２ａの厚みｄ２が薄くなったことから、放熱フィン間ｘ２が拡大しているので、通風抵抗が減少する。このため、冷却風速が上がり風上くし型冷却器１１ａの熱抵抗が小さくなるので、上述した冷却性能の低下を補うことができる。また、放熱フィン１２ａの厚みｄ２を薄くすることにより風上くし型冷却器１２ａの軽量化にもつながる。
【００３８】
次に、車両進行方向が逆になり、くし型冷却器１１の風上と風下との配置が逆転した場合を考える。この場合、インバータを構成している風下くし型冷却器１１ｂが風上に位置することになるが、風上であることから、より多くの冷却風量が得られる。一方、コンバータを構成していた風上くし型冷却器１１ａは風下に位置することになり、冷却風量が低下するが、放熱フィン１２ａの厚みｄ２が薄いので、通風抵抗が小さく取り込み風速が上がり冷却性能が向上する。
【００３９】
実施例２によれば、風上くし型冷却器１１ａと風下くし型冷却器１１ｂとの互いに対向する放熱フィン１２の厚みの中心位置をそろえて配置し、くし型冷却器１１の放熱フィン１２の厚みｄを薄くするので、さらに、放熱フィン１２を通り抜ける冷却風の圧力損失を低減することができ、くし型冷却器１１の軽量化にもつながる。
【実施例３】
【００４０】
図４Ａは本発明の実施例３に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図、図４Ｂは図４ＡのＲ−Ｒ断面図、図４Ｃは図４ＡのＳ−Ｓ断面図である。この実施例３は図１Ａ〜図１Ｅに示した実施例１または図３Ａ〜図３Ｅに示した実施例２に対し、くし型冷却器１１の放熱フィン１２の高さが、風上くし型冷却器１１ａと風下くし型冷却器１１ｂとで互いに異なるように構成したものである。図４Ａ〜図４Ｃでは風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン１２ａの高さｈ２が風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン１２ｂの高さｈ１より小さくしたものを示している。図１Ａ〜図１Ｅまたは図３Ａ〜図３Ｅと同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４１】
実施例３では、風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン１２ａの高さｈ１と風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン１２ｂの高さｈ２とが互いに異なるように組み立てられている。例えば、車両走行風によって放熱する走行風冷却方式において、放熱フィン１２の高さｈを小さくしたくし型冷却器１１に、車両速度が低速域では発熱量が小さく車両速度が高速域では発熱量が大きくなるコンバータの機能を有した半導体素子１４が取り付けた場合には、低速領域で発熱量が小さい風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン１２ａの高さｈ２を風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン１２ｂの高さｈ１より短くする。
【００４２】
これにより、風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン間ｘを通り抜ける冷却風１５の圧力損失が低減できるので冷却性能が向上する。また、放熱フィン１２ａの高さｈ２を小さくすることにより、くし型冷却器１１の軽量化にもつながる。  
実施例３によれば、風上くし型冷却器１１ａと風下くし型冷却器１１ｂとの互いに対向する放熱フィン１２の厚みの中心位置をそろえて配置し、くし型冷却器１１の放熱フィン１２の高さｈを風上くし型冷却器１２ａと風下くし型冷却器１２ｂとで互いに異なるように構成したので、くし型冷却器１１の放熱フィン間を抜ける冷却風の圧力損失をさらに低減でき、しかも装置の小型・軽量化に配慮した半導体冷却装置を提供できる。
【実施例４】
【００４３】
図５Ａは本発明の実施例４に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図、図５Ｂは図５ＡのＴ−Ｔ断面図、図５Ｃは図５ＡのＵ−Ｕ断面図、図５Ｄは図５ＡのＶ矢視図、図５Ｅは図５ＡのＷ矢視図である。この実施例４は図１Ａ〜図１Ｅに示した実施例１に対し、くし型冷却器１１の放熱フィ１２のフィンピッチｐが、風上くし型冷却器１１ａと風下くし型冷却器１１ｂとで互いに異なるように構成したものである。図５Ａ〜図５Ｅでは風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン１２ａのフィンピッチｐ２が風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン１２ｂのフィンピッチｐ１より大きくしたものを示している。図１Ａ〜図１Ｅと同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４４】
実施例４では、くし型冷却器１１のフィンピッチｐが、風上くし型冷却器１１ａのフィンピッチｐ２と風下くし型冷却器１１ｂのフィンピッチｐ１とで異なるように組み立てられている。例えば、車両走行風によって放熱する走行風冷却方式において、放熱フィン１２の高さｈを小さくしたくし型冷却器１１に、車両速度が低速域では発熱量が小さく車両速度が高速域では発熱量が大きくなるコンバータの機能を有した半導体素子１４を取り付けた場合には、低速領域で発熱量が小さい風上くし型冷却器１１ａのフィンピッチｐ２を風下くし型冷却器１１ｂのフィンピッチｐ１の整数倍とする。これにより、風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン間ｘ２が大きくなり冷却風１５の圧力損失が低減できる。また、フィンピッチを大きくすることによりフィン枚数が少なくなりくし型冷却器の軽量化にもつながる。以上の説明では、実施例１に対して適用した場合について説明したが、実施例２または実施例３にも適用できることは言うまでもない。
【００４５】
実施例４によれば、風上くし型冷却器１１ａと風下くし型冷却器１１ｂとの互いに対向する放熱フィン１２の厚みの中心位置をそろえて配置し、くし型冷却器１１のフィンピッチｐが風上くし型冷却器１１ａと風下くし型冷却器１１ｂとで互いに異なるように構成したので、くし型冷却器１１の放熱フィン間を抜ける冷却風の圧力損失をさらに低減でき、装置の小型・軽量化に配慮した半導体冷却装置を構成することができる。
【実施例５】
【００４６】
図６Ａは本発明の実施例５に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図、図６Ｂは図６ＡのＸ−Ｘ断面図、図６Ｃは図６ＡのＹ−Ｙ断面図、図６Ｄは図６ＡのＺ矢視図、図６Ｅは図６ＡのＡＡ矢視図である。この実施例５は図１Ａ〜図１Ｅに示した実施例１に対し、風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン１２ａのフィンピッチｐを、受熱部１３に取り付けられる半導体素子１４の発熱量に応じて粗密（ｐ２、Ｐ２’）にしたものである。図１Ａ〜図１Ｅと同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４７】
実施例５では、風上くし型冷却器１１ａのフィンピッチｐは異なるフィンピッチｐ２、ｐ２’で粗密に構成され、風下くし型冷却器１１ｂのフィンピッチｐは同じ間隔のフィンピッチｐ１で構成されている。例えば、風上くし型冷却器１１ａの中央部に配置される半導体素子１４の方が、両端部に配置される半導体素子１４より発熱量が大きい場合には、風上くし型冷却器１１ａ内の両端部のフィンピッチｐ２’を中央部のフィンピッチｐ２の整数倍となるように両端部のフィンピッチｐ２’を構成する。これにより、風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン間ｘ２’を通り抜ける冷却風１５の圧力損失が低減でき、放熱フィン１２ａの枚数も少なくなり、くし型冷却器１１ａの軽量化にもつながる。
【００４８】
以上の説明では、風上くし型冷却器１１ａの放熱フィン１２ａのフィンピッチｐを、受熱部１３に取り付けられる半導体素子１４の発熱量に応じて粗密（ｐ２、Ｐ２’）にしたが、逆に、風下くし型冷却器１１ｂの放熱フィン１２ｂのフィンピッチｐを、受熱部１３に取り付けられる半導体素子１４の発熱量に応じて粗密にするようにしてもよい。また、以上の説明では、実施例１に対して適用した場合について説明したが、実施例２または実施例４にも適用できることは言うまでもない。
【００４９】
実施例５によれば、風上くし型冷却器１１ａ又は風下くし型冷却器１１ｂの少なくともどちらか一方のくし型冷却器１１内のフィンピッチｐを粗密するので、くし型冷却器１１の放熱フィン間ｘを抜ける冷却風の圧力損失を低減することができ、装置の小型・軽量化に配慮した半導体冷却装置を構成することができる。
【実施例６】
【００５０】
図７Ａは本発明の実施例６に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図、図７Ｂは図７ＡのＢＢ−ＢＢ断面図、図７Ｃは図７ＡのＣＣ矢視図、図７Ｄは図７ＡのＤＤ拡大図である。この実施例６は図１Ａ〜図１Ｅに示した実施例１に対し、くし型冷却器１１の放熱フィン１２の冷却風１５の送風方向面に面取を施したものである。図１Ａ〜図１Ｅと同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５１】
図７Ｄに示すように、くし型冷却器１１の放熱フィン１２の冷却風１５の送風方向面に面取が施されている。すなわち、くし型冷却器１１の各放熱フィン１２の厚み方向面２５と、冷却風１５の送風方向に平行かつ受熱部１３に対し垂直となる送風方向平行面２６とが交差する角部２７を面取りし傾斜させて組み立てられている。
【００５２】
このように、放熱フィン１２の先端形状を面取りし傾斜させた形状とすることにより、放熱フィン１２の入風部の空気抵抗が減少し、くし型冷却器１１の放熱フィン間ｘ１を通り抜ける冷却風の圧力損失が低減するので、放熱が効率的に行える。従って、強制冷却式の場合には、電動送風機の小型軽量化が可能となり装置の小型軽量化が実現ができる。以上の説明では、実施例１に対して適用した場合について説明したが、実施例２または実施例４にも適用できることは言うまでもない。
【００５３】
実施例６によれば、くし型冷却器１５の放熱フィン１２の厚み方向面２５と、冷却風１５の送風方向に平行かつ受熱部１３に対し垂直となる送付方向平行面２６とが交差する角部２７を面取し傾斜させるので、くし型冷却器１１の放熱フィン間ｘ１を抜ける冷却風１５の圧力損失を低減できる。従って、装置の小型・軽量化に配慮した半導体冷却装置を構成することができる。
【実施例７】
【００５４】
図８Ａは本発明の実施例７に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図、図８Ｂは図８ＡのＥＥ矢視図である。この実施例７は図１Ａ〜図１Ｅに示した実施例１に対し、くし型冷却器１１の隣り合う放熱フィン１２ａ、１２ａ’の冷却風１５の送風方向の長さを異なるように形成したものである。図８Ａ、図８Ｂでは、放熱フィン１２ａ’の長さが放熱フィン１２ａの長さより短く形成されているものを示している。図１Ａ〜図１Ｅと同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５５】
くし型冷却器１１の冷却風１５の送風方向に対し平行となる放熱フィン１２ａの長さｆ１が、隣り合う放熱フィン１２ａ’の長さｆ２より長く形成されている。放熱フィン１２の冷却風１５の送風方向両端部２８において、冷却風１５の送風方向の寸法が長い放熱フィン１２ａの放熱フィン間ｘ１２の方が、冷却風１５の送風方向の寸法が長い放熱フィン１２ａと冷却風１５の送風方向の寸法が短い放熱フィン１２ａ’との放熱フィン間ｘ１１より大きくなる。
【００５６】
従って、放熱フィン１２の入風部分である放熱フィン１２の冷却風１５の送風方向端部２８での圧力損失が低減され、冷却風１５が放熱フィン１２に通り易くなり、くし形冷却器１１の放熱フィン間ｘ１１を通り抜ける冷却風の圧力損失が低減することから冷却効率が向上する。強制風冷式の場合には電動送風機の小型軽量化が可能となり装置の小型軽量化が実現できる。以上の説明では、実施例１に対して適用した場合について説明したが、実施例２または実施例４にも適用できることは言うまでもない。
【００５７】
実施例７によれば、くし型冷却器１１の冷却風１５の送風方向に対し平行となる放熱フィン１２の長さが、隣り合う放熱フィン１２ａ、１２ａ’と異なるように構成したので、くし型冷却器１１の放熱フィン間ｘ１１を通り抜ける冷却風１５の圧力損失を低減でき、装置の小型・軽量化に配慮した半導体冷却装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１Ａ】本発明の実施例１に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図。
【図１Ｂ】図１ＡのＩ−Ｉ断面図。
【図１Ｃ】図１ＡのＪ−Ｊ断面図。
【図１Ｄ】図１ＡのＫ矢視図。
【図１Ｅ】図１ＡのＬ矢視図。
【図２Ａ】図１Ａ〜図１Ｅに示したくし型冷却器を強制風冷式の車両用電力変換装置に装着した半導体冷却装置の側面図。
【図２Ｂ】図２ＡのＭ矢視図。
【図３Ａ】本発明の実施例２に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図。
【図３Ｂ】図３ＡのＮ−Ｎ断面図。
【図３Ｃ】図３ＡのＯ−Ｏ断面図。
【図３Ｄ】図３ＡのＰ矢視図。
【図３Ｅ】図３ＡのＱ矢視図。
【図４Ａ】本発明の実施例３に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図。
【図４Ｂ】図４ＡのＲ−Ｒ断面図。
【図４Ｃ】図４ＡのＳ−Ｓ断面図。
【図５Ａ】本発明の実施例４に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図。
【図５Ｂ】図５ＡのＴ−Ｔ断面図。
【図５Ｃ】図５ＡのＵ−Ｕ断面図。
【図５Ｄ】図５ＡのＶ矢視図。
【図５Ｅ】図５ＡのＷ矢視図。
【図６Ａ】本発明の実施例５に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図。
【図６Ｂ】図６ＡのＸ−Ｘ断面図。
【図６Ｃ】図６ＡのＹ−Ｙ断面図。
【図６Ｄ】図６ＡのＺ矢視図。
【図６Ｅ】図６ＡのＡＡ矢視図。
【図７Ａ】本発明の実施例６に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図。
【図７Ｂ】図７ＡのＢＢ−ＢＢ断面図。
【図７Ｃ】図７ＡのＣＣ矢視図。
【図７Ｄ】図７ＡのＤＤ拡大図。
【図８Ａ】本発明の実施例７に係わる半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図。
【図８Ｂ】図８ＡのＥＥ矢視図。
【図９Ａ】従来の半導体冷却装置のくし型冷却器の側面図。
【図９Ｂ】図９ＡのＡ−Ａ断面図。
【図９Ｃ】図９ＢのＢ矢視図。
【図１０】図９Ａ〜図９Ｃに示したくし型冷却器１１を強制風冷式の車両用電力変換装置に装着した従来の半導体冷却装置の側面図。
【図１１Ａ】くし型冷却器を冷却風送風方向に対し二段直列に配列した場合の側面図。
【図１１Ｂ】図１１ＡのＣ矢視図。
【図１１Ｃ】図１１ＡのＤ−Ｄ断面図。
【図１１Ｄ】図１１ＡのＥ−Ｅ断面図。
【図１１Ｅ】図１１ＡのＦ矢視図。
【図１１Ｆ】図１１ＡのＧ矢視図。
【図１２Ａ】図１１Ａ〜図１１Ｆに示したくし型冷却器を強制風冷式の車両用電力変換装置に装着した従来の半導体冷却装置の側面図。
【図１２Ｂ】図１２ＡのＨ矢視図。
【符号の説明】
【００５９】
１１…くし型冷却器、１２…放熱フィン、１３…受熱部、１４…半導体素子、１５…冷却風、１６…車両用電力変換装置、１７…風洞、１８…電動送風機、１９…発熱体、２０…送風直交方向、２１…邪魔板、２２…車体、２３…車両進行方向、２４…車両走行風、２５…厚み方向面、２６…送風方向平行面、２７…角部
【図１Ａ】
2005150132.tif 000003
【図１Ｂ】
2005150132.tif 000004
【図１Ｃ】
2005150132.tif 000005
【図１Ｄ】
2005150132.tif 000006
【図１Ｅ】
2005150132.tif 000007
【図２Ａ】
2005150132.tif 000008
【図２Ｂ】
2005150132.tif 000009
【図３Ａ】
2005150132.tif 000010
【図３Ｂ】
2005150132.tif 000011
【図３Ｃ】
2005150132.tif 000012
【図３Ｄ】
2005150132.tif 000013
【図３Ｅ】
2005150132.tif 000014
【図４Ａ】
2005150132.tif 000015
【図４Ｂ】
2005150132.tif 000016
【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
2005150132.tif 000018
【図５Ｂ】
2005150132.tif 000019
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
2005150132.tif 000021
【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
2005150132.tif 000023
【図６Ｂ】
2005150132.tif 000024
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2005150132.tif 000026
【図６Ｅ】
2005150132.tif 000027
【図７Ａ】
2005150132.tif 000028
【図７Ｂ】
2005150132.tif 000029
【図７Ｃ】
2005150132.tif 000030
【図７Ｄ】
2005150132.tif 000031
【図８Ａ】
2005150132.tif 000032
【図８Ｂ】
2005150132.tif 000033
【図９Ａ】
2005150132.tif 000034
【図９Ｂ】
2005150132.tif 000035
【図９Ｃ】
2005150132.tif 000036
【図１０】
2005150132.tif 000037
【図１１Ａ】
2005150132.tif 000038
【図１１Ｂ】
2005150132.tif 000039
【図１１Ｃ】
2005150132.tif 000040
【図１１Ｄ】
2005150132.tif 000041
【図１１Ｅ】
2005150132.tif 000042
【図１１Ｆ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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