(57)【要約】【課題】進行方向中央部の発熱体の発熱量が端部の発熱体よりも大きい分布となる構成の冷却器において、冷却効率を低下することなく小型で軽量な車両用電力変換装置を提供すること。【解決手段】図１において左方向に車両が進行している場合には冷却風は左から右に流れ、進行方向中央部の発熱体の発熱量が端部の発熱体よりも大きい分布となる冷却器の構成において、中央部の発熱体の温度を低減するため均熱化ヒートパイプ４を進行方向１１に平行にかつ中央で２分割した状態で埋め込むことにより中央部の発熱体の冷却効率を向上させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発熱素子と一方側の面で接続した冷却ブロックと、前記冷却ブロックの他方側の面に配置された冷却フィンと、を備え、前記発熱素子で発生した熱を前記冷却ブロックを介して前記冷却フィンから冷却風へ放熱する冷却装置において、
前記複数の発熱素子は、最大発熱量が異なる複数の発熱素子であり、
前記冷却ブロックに接触して配置される均熱化ヒートパイプは、最大発熱量の比較的大きな前記発熱素子の近傍で分割されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置において、
前記ヒートパイプは、長手方向に平行に複数配置したことを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項３】
冷却ブロックに熱的に接続され、冷却風の流れ方向に複数個配置されたパワー半導体モジュールと、
前記冷却ブロックに熱的に冷却風の流れ方向に沿って配置された冷却フィンと、
冷却ブロックに配置されて前記複数のパワー半導体モジュール間の温度分布を均熱化するヒートパイプと、を備え、
前記複数のパワー半導体モジュールは、第１のモジュールと、前記第１のモジュールよりも最大発熱量の大きな第２のモジュールとを有し、
前記ヒートパイプは、前記第２のモジュールの近傍で分割されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、
前記複数のパワー半導体モジュールは、２個のダイオードモジュールと、正極と負極間に直列に接続された４個のＩＧＢＴモジュールと、を有し、３レベル電力変換装置の主回路を構成しており、
前記第２のモジュールは、交流入出力端子に接続された前記ＩＧＢＴモジュールであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項３に記載の電力変換装置において、
直流の正極端子と負極端子の間に直列に接続された２個のフィルタコンデンサを備え、  前記第１のモジュールは、直流の正極端子と負極端子の間に直列に接続された２個のＩＧＢＴモジュールであり、
前記第２のモジュールは、交流入出力端子と前記２個のフィルタコンデンサの接続点との間に互いに逆向きに直列接続されたＩＧＢＴモジュールであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
冷却ブロックに熱的に接続され車両の進行方向に複数個配列されたパワー半導体モジュールと、前記冷却ブロックに進行方向と平行に冷却のための冷却フィンが接続され、パワー半導体モジュールの温度分布を均熱化するためのヒートパイプが前記冷却ブロックに埋め込まれ、前記パワー半導体モジュールのうち前記冷却ブロックにおける進行方向の前部に位置する第１の素子群並びに後部に位置する第２の素子群並びに中央部に位置する第３の素子群からなる車両用電力変換装置において、
前記第３の素子群は、他の素子群に比べて最大発熱量が大きい素子群であり、
前記ヒートパイプを前記第３の素子群が配置されている位置で進行方向に対し分割したことを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項７】
前記請求項６に記載の車両用電力変換装置において、
ヒートパイプを第１と第３の素子群もしくは第２と第３の素子群の間で分割し挿入したことを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項８】
前記請求項６乃至請求項７のいずれかに記載の車両用電力変換装置において、
分割された前記ヒートパイプを進行方向に平行に複数配置したことを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項９】
前記請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の車両用電力変換装置において、
前記第１と前記第３の素子群の間に第４の素子群が配置され、第２と第３の素子群の間に第５の素子群が配置されたことを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項１０】
前記請求項６乃至９のいずれかに記載の車両用電力変換装置において、
前記車両用電力変換装置は、２個のダイオードモジュールと、正極と負極間に直列に接続された４個のＩＧＢＴモジュールと、を有する３レベル電力変換装置であり、
前記冷却ブロックにおける前記第３の素子群は、交流入出力端子と接続された前記パワー半導体モジュールであることを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項１１】
前記車両用電力変換装置は、前記請求項６乃至９のいずれかに記載の車両用電力変換装置において、
直流の正極端子と負極端子の間に直列に接続された２個のフィルタコンデンサを備え、  前記車両用電力変換装置は、正極と負極間に直列に接続された２個のＩＧＢＴモジュールと、交流入出力端子と前記２個のフィルタコンデンサの接続点の間に互いに逆向きに直列接続された２個のＩＧＢＴモジュールと、を有する３レベル電力変換装置であり、
前記冷却ブロックにおける中央部に位置する前記第３の素子群は、交流入出力端子と前記２個のフィルタコンデンサの接続点との間に互いに逆向きに直列接続された２個のＩＧＢＴモジュールであることを特徴とする車両用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置に関し、特に、鉄道車両等に搭載される電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用の電気機器を冷却する冷却装置として、走行風を利用した例があるが、その冷却器において、風上と風下との温度差を低減するため冷却ブロック内にヒートパイプを埋め込む構成が、例えば特許文献１（特開２００６−２７８９２３号公報）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７８９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に記載された構成は、風上と風下の温度差を低減するヒートパイプを冷却風の方向つまり進行方向と平行に風上から風下まで冷却ブロック内の発熱体近傍に埋め込んだものであり、車両の傾斜，加減速によってヒートパイプ内の作動液に偏りが生じても、冷却器全体で分散配置されるように、ヒートパイプを進行方向に分割して並べている。
しかしヒートパイプ配置については素子配置に対応するという記載があるものの、素子ごとに発熱量が異なり、それらの素子の配置によって冷却器内に発熱量の偏りが生じる場合に対応したヒートパイプ配置については具体的に示されておらず、発熱量についてはこれらの素子からなる電力変換装置全体の発熱量に関して開示されているのみである。そのため進行方向に配置した素子の発熱量に偏りが生じる場合、特に進行方向で冷却ブロックの中央部にある素子の発熱量が、冷却ブロックの端部にある素子の発熱量よりも大きい場合、素子近傍にヒートパイプが埋め込まれていたとしても、ヒートパイプの分割位置によっては中央部の素子近傍でヒートパイプがドライアウトを生じ、冷却ブロックを均熱化する効果が無くなり、冷却効率を低下させる問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、冷却ブロックの進行方向に配置した複数の素子の発熱量に偏りが生じる場合において、冷却効率を低下することなく小型な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、冷却器内に埋め込んだヒートパイプを進行方向に分割し、分割位置を最大発熱量の高い素子近傍に配置したものである。この構成によれば、例えば、素子の発熱が冷却器中央部に集中した状態では、分割位置前後のヒートパイプそれぞれに中央から両端部への熱輸送路が形成される。一方、冷却器中央部の発熱量の大きい素子群近傍でヒートパイプを分割配置していない構成では、同一のヒートパイプの中に２つの熱輸送路ができ，両者の熱輸送性能の不釣合いに伴う干渉によって性能低下を招くことが問題となるため、本発明によりヒートパイプ１本当たり１つの熱輸送路として複数の独立した熱輸送路に分けることで、ヒートパイプの性能を確実に利用でき冷却効率を向上することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷却ブロックの進行方向に配置した複数の素子の発熱量に偏りが生じる構成に対して、冷却器の冷却効率を低下することなく小型で軽量な電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態を示す電力変換装置の進行方向断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示す電力変換装置の枕木方向断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示す電力変換装置の斜視図である。
【図４】電力変換装置を車両に艤装した状態を示す断面図の一例である。
【図５】電力変換装置を車両に艤装した状態を示す断面図の一例である。
【図６】本発明の第１実施形態の素子発熱量および素子取付面の温度分布の進行方向に対し示すグラフ図である。
【図７】電力変換装置の主回路の回路図の一例である。
【図８】本発明の第２実施形態を示す電力変換装置の斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態の素子発熱量および素子取付面の温度分布の進行方向に対し示すグラフ図である。
【図１０】本発明の第３実施形態を示す電力変換装置の斜視図である。
【図１１】電力変換装置の主回路の回路図の図７とは異なる例である。
【図１２】本発明の第４実施形態を示す電力変換装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための第一の形態について説明する。
【００１０】
図４は鉄道車両向けの一般的な電力変換装置を車両に搭載した状態を示す図であり、車両の断面図を示した図である。図４において、電力変換装置は、車体７の床下に吊り下げる形で固定されている。さらに電力変換装置は、密閉筐体６に収納されておりパワーユニット１０が密閉筐体の一側面を構成するように構成されている。図４では密閉筐体６の左側面がパワーユニット１０が一側面を形成する部分であり、図５では密閉筐体６の底面がパワーユニット１０が一側面を形成する部分である。パワーユニット１０はパワー半導体モジュール３と冷却ブロック１，冷却フィン２，均熱化ヒートパイプ４からなり、フィルタコンデンサ８，ゲートドライブ９が接続されて電力変換装置が構成されている。
【００１１】
図４において、この電力変換装置のうち、パワーユニット１０よりも車両の中央寄りの部分は外部に対して密閉された密閉筐体６に内蔵されているが、冷却ブロック１の外側の面と冷却フィン２は外気にさらされる。
【００１２】
図３は、本発明の一実施例を示すパワーユニットの斜視図を示している。図３において、冷却ブロック１に冷却フィン２が接続されている。冷却ブロックの冷却フィン２の反対側のモジュール取付面１４に、後述するＩＧＢＴモジュール３ａ，３ｃおよびダイオードモジュール３ｂのようなパワー半導体モジュール３などの発熱体が搭載されている。冷却ブロック１の中には均熱化ヒートパイプ４１が埋め込まれており、以下のような均熱化の現象を促進する。
【００１３】
一つは、風上から風下に向けて冷却フィン２の根元の温度が高くなっていく傾向を解消し均熱化を図ることである。車両走行時には進行方向１１と逆向きの方向１２に冷却風が誘起される。冷却風は風上から風下にかけて、冷却フィン２あるいは冷却ブロック１の表面から熱を受けつつ流れるとともに、冷却フィン２間の圧力損失によってフィン先端から徐々に風が抜けてフィン間の冷却風量が小さくなり、冷却フィン２間の風温が上昇するため、冷却フィン２の根元の温度分布が発生する。
【００１４】
もう一つは、個々のパワー半導体モジュール３の間の発熱量に差がある場合それらの温度差を解消し均熱化することである。
【００１５】
均熱化ヒートパイプ４もしくは４１は、金属性の管状容器の内壁にウィックと呼ばれる多孔質物質を配置し、容器内に気液平衡状態の冷媒を封入した構造となっており、例えば容器として銅、冷媒として水が封入される。電力変換装置に通電し、パワー半導体モジュール３が発熱すると、均熱化ヒートパイプ４の温度が高い部分で液体の内部冷媒が潜熱として周囲の熱を奪って蒸発し蒸気となり、温度の低い部分へ蒸気が輸送される。温度の低い部分では輸送された蒸気が冷却され、凝縮して元の液体の冷媒に戻り周囲に潜熱を放熱する。液体の冷媒はウィックの毛細管力あるいは重力により、温度の低い部分から高い部分へ還流する。このように、均熱化ヒートパイプ４は、内部冷媒が相変化を伴って循環を繰り返すことにより、温度が高い部分から低い部分へ熱を輸送しており、冷媒の潜熱による輸送であるため冷却ブロックに用いられる金属に比べて非常に小さい温度差で熱輸送でき、冷却ブロックの均熱化を図ることができる。一方、均熱化ヒートパイプ４は液体冷媒がうまく還流できなくなると機能しなくなる。
【００１６】
図３において、均熱化ヒートパイプ４１，４１は進行方向１１に対し、中央部のパワー半導体モジュール３ｃ，３ｃの間で２分割された状態となっている。また、均熱化ヒートパイプ４１は、ヒートパイプの長手方向が冷却風の流れ方向と平行となるように配置されており、さらに複数の均熱化ヒートパイプ４１がヒートパイプの長手方向（車両の進行方向）と平行に並べられる。図２は本発明の一実施例を示すパワーユニットの枕木方向断面図であり、図１は本発明の一実施例を示すパワーユニットの進行方向断面図である。
【００１７】
本発明の実施例では、進行方向１１に対して発熱量に分布がある場合、特に、進行方向１１に対し中央部に発熱量が大きいパワー半導体モジュール３が集中する場合に、中央部のパワー半導体モジュール３ｃ近傍以外の箇所で分割している構造、あるいは分割無しで均熱化ヒートパイプ４を配置し均熱化を図った構造と比較して冷却効率を向上させることが可能となる。本構造の具体的な冷却効率の向上について図６，図７を用いて説明する。
【００１８】
図６は、冷却風方向１２にあわせたパワー半導体モジュール３の発熱量分布を上段に示し、パワー半導体モジュール３の取付面１４の温度分布を中段に示し、冷却器の構造を下段に示した図である。この中で、発熱量の分布は、冷却風方向１２に対し中央部に発熱量が大きいパワー半導体モジュール３ｃ，３ｃが位置している。このような発熱量分布は例えば３レベルのインバータもしくはコンバータ回路構成にて発生する。
【００１９】
図７には、そのような３レベルのインバータもしくはコンバータの１相分の主回路の回路図を示す。図６のモジュールに対応する回路記号に同符号を記す。図７において、３ａ，３ｃはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子とダイオード素子を逆向き並列に接続したＩＧＢＴモジュール、３ｂはクランプダイオードのダイオードモジュール、８はフィルタコンデンサを示している。なお本書では３ａ，３ｂ，３ｃをまとめてパワー半導体モジュール３と称している。また図７に示す回路で正極端子Ｐ，負極端子Ｎの間の直流と交流入出力端子１３との電力変換を行う。４つのＩＧＢＴモジュール３ａ，３ｃは直流の正極端子Ｐと負極端子Ｎの間に直列に接続される。２つのＩＧＢＴモジュール３ａは直流の正極端子Ｐに接続されるモジュールと負極端子Ｎと接続されるモジュールである。２つのＩＧＢＴモジュール３ｃは、一方側でＩＧＢＴモジュール３ａと接続し、他方側で交流入出力端子１３と接続されている。ダイオードモジュール３ｂは、ＩＧＢＴモジュール３ａと３ｃの接続点と、２つのフィルタコンデンサ８の接続点である中性点と、の間に接続される。
【００２０】
このとき３ａに比べて３ｃの方が、ＩＧＢＴ素子のコレクタ〜エミッタ間の電流通電時間が長くなり損失が大きくなるため、図６のような発熱量の分布が発生する。つまり、ＩＧＢＴモジュール３ｃの最大発熱量はＩＧＢＴモジュール３ａの最大発熱量よりも大きくなる。
【００２１】
図６（Ａ）が冷却ブロック１内に均熱化ヒートパイプ４が挿入されていない構造、図６（Ｂ）が均熱化ヒートパイプ４０が進行方向に対し分割無しで構成されている構造、図６（Ｃ）が、均熱化ヒートパイプ４１，４１が進行方向に対し中央部のパワー半導体モジュール３ｃ，３ｃの間で分割されている構造の各々の特性を示している。
【００２２】
図６（Ａ）において、均熱化ヒートパイプ４が無い構成では、パワー半導体モジュール３の取付面１４の温度分布は冷却風方向１２に対し中央部に位置するパワー半導体モジュール３ｃの風下側の温度が高くなる傾向にある。
【００２３】
これを改善するため、図６（Ｂ）において分割無しの均熱化ヒートパイプ４０を冷却風方向１２に挿入する構成では、進行方向の発熱量が高いパワー半導体モジュール３ｃのうち、風下側が均熱化ヒートパイプ４０の高温部となり、図６（Ｂ）中の冷却風向の上下端部に向かって２つの熱輸送路あるいは冷媒循環回路が構成されることになる。これら２つの冷媒循環回路のうち、風上側の方が高温部と低温部の温度差が大きいため、冷媒の凝縮量すなわち熱輸送量が比較的多くなる。風上側の冷媒循環回路において、均熱化ヒートパイプ４０中央の２つのパワー半導体モジュール３ｃ，３ｃでは冷媒が蒸発し、風上側の半導体モジュール３ａ，３ｂ側では冷媒が凝縮し、風上側からパワー半導体モジュール３ｃ，３ｃに向かって冷媒が還流することになる。ここでパワー半導体モジュール３ｃ，３ｃの発熱量が比較的大きく冷媒の蒸発量が還流量を上回ると、凝縮液の冷媒が還流する途中でほとんど蒸発して、均熱化ヒートパイプ４０内壁が乾いてしまうドライアウト５が発生する。風下側の冷媒循環回路でも液体冷媒が風下側からパワー半導体モジュール３ｃに向かって還流するが風上側の還流量よりも少ないためドライアウト５は解消されない。その結果、図６（Ｂ）の温度分布のように風下側のパワー半導体モジュール３ｃの温度が大幅に高くなる。
【００２４】
このとき図６（Ｃ）の本実施例を示す図において、均熱化ヒートパイプ４０を進行方向に対して中央部のパワー半導体モジュール３ｃ，３ｃの間で分割して、均熱化ヒートパイプ４１，４１とすることにより、上述の左右２つの冷媒循環回路および２つのパワー半導体モジュール３ｃ，３ｃをそれぞれのヒートパイプ４１，４１に分けることができ、均熱化ヒートパイプ４０内でのドライアウト５を解消し、均熱化ヒートパイプ４１による冷却ブロック１の均熱効果を得ることができる。
【００２５】
上記のような構成にすることにより、進行方向中央部の発熱体の発熱量が端部の発熱体よりも大きい分布となる構成の冷却器において、冷却効率を低下することなく小型で軽量な電力変換器を提供できる。本発明は、中央部の発熱量と端部の発熱量の差が大きくヒートパイプの直径や数を増やすことができない制限を持った状態において特に有効である。
【００２６】
次に、本発明を実施するための第２の形態について説明する。
【００２７】
図８は、本発明の第２の実施の形態例を示すパワーユニットの斜視図を示している。本発明の第２の実施の形態例を示すパワーユニットの枕木方向断面図および進行方向断面図はそれぞれ図１，図２と同様である。図８において、冷却ブロック１の冷却フィン２の反対側のモジュール取付面１４に、パワー半導体モジュール３などの発熱体が搭載されている。冷却ブロック１の中には均熱化ヒートパイプ４２，４３が埋め込まれている。
【００２８】
図８において、均熱化ヒートパイプ４２，４３は冷却風方向１２に対し、中央部のパワー半導体モジュール３ｃと、その隣のパワー半導体モジュール３ｂの間で分割されている。この分割位置は、冷却風方向１２の風上側と風下側の２箇所存在する。風上側で分割した均熱化ヒートパイプ４２，４３の組み合わせを第一の組み合わせ、風下側で分割した均熱化ヒートパイプ４３，４２の組み合わせを第二の組み合わせとすると、第一と第二の組み合わせを枕木方向に交互に並べた構成となっている。本発明の第２の実施例では、発熱量に分布がある場合、特に、冷却風方向１２に対し中央部に発熱量が大きいパワー半導体モジュール３が集中する場合に、中央部のパワー半導体モジュール３ｃ近傍以外の箇所で分割している、あるいは分割無しで均熱化ヒートパイプ４を配置し均熱化を図った構造に対し冷却効率を向上することができる。本構造の具体的な冷却効率の向上について図９を用いて説明する。
【００２９】
図９において、冷却風方向１２にあわせたパワー半導体モジュール３の発熱量分布を上段に、パワー半導体モジュール３の取付面１４の温度分布を中段に、冷却器の構造を下段に示している。この中で、発熱量の分布は、冷却風方向１２に対し中央部に発熱量が大きいパワー半導体モジュール３ｃ，３ｃが位置している。
【００３０】
図９（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ図６（Ａ）（Ｂ）と同様である。図９（Ｃ）は、均熱化ヒートパイプ４０が中央部のパワー半導体モジュール３ｃと、その隣のパワー半導体モジュール３ｂの間で分割されている構造で、分割位置が冷却風方向１２の風上側と風下側の両方について、各々の特性を示している。
【００３１】
図９（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態例における図６（Ａ）（Ｂ）と同様にパワー半導体モジュール３ｃの風下側の温度が高くなる傾向にある。特に図９（Ｂ）では風下側のパワー半導体モジュール３ｃの温度が大幅に高くなる。
【００３２】
このとき図９（Ｃ）の本実施例を示す図において、均熱化ヒートパイプ４０を、中央部のパワー半導体モジュール３ｃと、その隣のパワー半導体モジュール３ｂの間で、均熱化ヒートパイプ４２，４３に分割し、分割位置を冷却風方向１２の風上側と風下側としたものを冷却風方向１２と平行に組み合わせることにより、図９（Ｂ）の左右２つの冷媒循環回路を前後のヒートパイプに分けることができ、均熱化ヒートパイプ４０内でのドライアウト５を解消し、均熱化ヒートパイプ４２，４３による冷却ブロック１の均熱効果を得ることができる。
【００３３】
上記のような構成にすることにより、本発明の第１の実施の形態と同様の作用，効果を得ることができ、冷却効率を低下することなく小型で軽量な電力変換器を提供できる。
【００３４】
なお、本発明における第１および第２の実施の形態においては、３レベルのインバータもしくはコンバータ回路を例としているが、パワー半導体モジュール３ｂ（クランプダイオード）とパワー半導体モジュール３ｃ（ＩＧＢＴモジュール）を一体化した他の３レベル回路でも、外側よりも内側のパワー半導体モジュール素子の発熱量が大きくなる配置となり、本発明における実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３５】
本発明の第３，第４の実施例として、そのような他の３レベルのインバータもしくはコンバータに本発明を適用した例を示す。
【００３６】
まず本発明の第３の実施例について、図１０，図１１を用いて説明する。
【００３７】
図１０には他の３レベルのインバータもしくはコンバータ回路を用いたパワーユニットの斜視図を示している。また、図１１には他の３レベルのインバータもしくはコンバータ回路の１相分の主回路の回路図を示す。図１０のモジュールに対応する回路記号に同符号を記す。
【００３８】
図１１では、図７の３レベル回路のパワー半導体モジュール３ｂ（クランプダイオード）とパワー半導体モジュール３ｃ（ＩＧＢＴモジュール）を機能的に一体化したパワー半導体モジュール３ｃ′（ＩＧＢＴモジュール）が用いられている。２個のＩＧＢＴモジュール３ａは、直流の正極端子Ｐと交流入出力端子１３の間に接続されるＩＧＢＴモジュール、および直流の負極端子Ｎと交流入出力端子１３の間に接続されるＩＧＢＴモジュールである。２つのＩＧＢＴモジュール３ｃ′は互いに逆向きに接続され、一端を２つのフィルタコンデンサ８の接続点である中性点に接続され、他端を交流入出力端子１３に接続されている。
【００３９】
図１１に示す回路で正極端子Ｐ，負極端子Ｎの間の直流と交流入出力端子１３との電力変換を行う。このとき３ａに比べて３ｃ′の方が、ＩＧＢＴ素子のコレクタ〜エミッタ間の電流通電時間が長くなり損失が大きくなる。
【００４０】
したがって、上記のような構成とすることによって、本発明の第１の実施の形態と同様に、冷却器の進行方向中央部の発熱体の発熱量が端部の発熱体よりも大きく、均熱化ヒートパイプ４１，４１が冷却風方向１２に対し中央部のパワー半導体モジュール３ｃ，３ｃの間で２分割されている構成となることから、本発明の第１の実施の形態と同様の作用，効果を得ることができ、冷却効率を低下することなく小型で軽量な電力変換器を提供できる。
【００４１】
次に本発明の第４の実施例について、図１１，図１２を用いて説明する。
【００４２】
図１２には本発明の第４の実施形態の例を示すパワーユニットの斜視図を示している。
図１２において、均熱化ヒートパイプ４は冷却風方向１２に対し、中央部のパワー半導体モジュール３ｃと、その隣のパワー半導体モジュール３ａの間で分割されている。この分割位置は、冷却風方向１２側の風上側と風下側の２箇所存在する。風上側で分割した均熱化ヒートパイプ４２，４３の組み合わせを第一の組み合わせ、風下側で分割した均熱化ヒートパイプ４３，４２の組み合わせを第二の組み合わせとすると、第一と第二の組み合わせを枕木方向に交互に並べた構成となっている。また、図１１で示される新３レベル回路ではパワー半導体モジュール３ａに比べて３ｃ′の方が損失が大きい。
【００４３】
したがって、上記のような構成とすることによって、本発明の第２の実施の形態と同様の作用，効果を得ることができ、冷却効率を低下することなく小型で軽量な電力変換器を提供できる。
【００４４】
なお、本発明における実施の形態においては、冷却風に走行風を利用したものを例としているが、ブロアによる強制風冷でも本発明における実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４５】
また、本発明における各実施の形態においては、均熱化ヒートパイプ４あるいは４０〜４３を冷却ブロック１の中に挿入する構造としているが、均熱化ヒートパイプ４あるいは４０〜４３が冷却風方向１２に平行に配置され、冷却ブロック１に熱的に接触する構成、例えば、冷却ブロック１のパワー半導体モジュール３の取付面１４あるいは冷却フィン２取り付け面の冷却風方向１２に平行に設けられた溝に、均熱化ヒートパイプ４あるいは４０〜４３を埋設する構成としても、上述の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】
また、上述した各実施例においては、冷却ブロック１の中央に他の素子よりも発熱量の大きい素子を配置した構成を例に挙げたが、他の素子よりも発熱量の大きい素子が冷却ブロックの中央以外に配置された構成においても、均熱化ヒートパイプをその発熱量の大きい素子の近傍で分割した構成とすることにより、本発明の効果を奏することができる。
【００４７】
さらに、上述した各実施例においては、均熱化ヒートパイプを２分割した構成を例に挙げて説明したが、他の素子よりも発熱量の大きい素子が冷却風方向に複数箇所配置される場合は、均熱化ヒートパイプを２つ以上に分割しても良い。
【００４８】
さらに、上述した各実施例においては、走行風により冷却を行う実施例を示したが、ブロアによる強制風冷却方式にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  冷却ブロック
２  冷却フィン
３  パワー半導体モジュール
３ａ，３ｃ  ＩＧＢＴモジュール
３ｂ  ダイオードモジュール
４，４０〜４３  均熱化ヒートパイプ
５  ドライアウト
６  密閉筐体
７  車体
８  フィルタコンデンサ
９  ゲートドライブ
１０  パワーユニット
１１  進行方向
１２  冷却風方向
１３  交流入出力端子
１４  モジュール取付面
Ｐ  正極端子
Ｎ  負極端子
【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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