(57)【要約】【課題】本明細書は、複数のパワーカードと複数の冷却器を積層した積層ユニットに関し、その積層ユニットにさらにコンデンサを空間効率良く組み込む技術を提供する。【解決手段】積層ユニット１０は、複数のパワーカード３と複数の冷却器２とコンデンサ４を備える。各冷却器２は、本体と金属板を備える。本体２１は、隣接するパワーカードと対向する側面に開口２３ａが設けられている。金属板３２ａ、３２ｂは、一方の面がガスケットを介して開口を塞いでいるとともにその一方の面にフィン３３が設けられており、他方の面がパワーカード３と対向している。少なくとも一つの冷却器の本体２１は、積層方向の両側に開口を有しているとともに、一方の開口を塞いでいる金属板のフィンと他方の開口を塞いでいる金属板のフィンとの間にコンデンサ４を収容する収容部２５が設けられている。積層方向に直交する方向からコンデンサ４が収容部２５に挿入されている。【選択図】図３
2016073165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパワーカードであって夫々が半導体素子を収容した複数のパワーカードと、
前記複数のパワーカードと積層されている複数の冷却器であって夫々がパワーカードに対向している複数の冷却器と、
コンデンサと、
を備えており、
各冷却器は、
隣接するパワーカードと対向する側面に開口が設けられている本体と、
一方の面がガスケットを介して前記開口を塞いでいるとともに当該一方の面にフィンが設けられており、他方の面が前記パワーカードと対向している金属板と、
を備えており、
前記複数の冷却器のうちの少なくとも一つの冷却器の本体は、
積層方向の両側に開口を有しているとともに、一方の開口を塞いでいる金属板のフィンと他方の開口を塞いでいる金属板のフィンとの間に前記コンデンサを収容する収容部が設けられており、
積層方向に直交する方向から前記コンデンサが前記収容部に挿入されている、
ことを特徴とする積層ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、夫々が半導体素子を収容した複数のパワーカードと複数の冷却器が積層された積層ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング素子、又は、パワー素子と呼ばれる電力変換用の半導体素子は発熱量が大きい。例えば、電動車両の駆動用モータに電力を供給する電力変換器は、多数のスイッチング素子を備えるので、電力変換器の総発熱量が大きくなる。
【０００３】
発熱量の大きい多数のスイッチング素子を集約して効率よく冷却するための技術が例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された電力変換器は、スイッチング素子を収容した複数のパワーカード（半導体モジュール）と複数の冷却器を積層した積層ユニットを備える。特許文献１の積層ユニットは、パワーカードだけでなく、コンデンサ素子を収容したコンデンサモジュールも備える。特許文献１の積層ユニットでは、パワーカードとコンデンサが夫々、冷却器に挟まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２１２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の積層ユニットでは、パワーカードとコンデンサモジュールが同じように冷却器と積層されている。以下では、説明を簡便にするため、コンデンサモジュールを単純にコンデンサと称する場合がある。本明細書が開示する技術は、積層ユニットへのコンデンサの組み込み方を工夫し、空間効率を高めた積層ユニットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する積層ユニットは、複数のパワーカードと複数の冷却器と少なくとも１つのコンデンサを備えている。各パワーカードは、半導体素子を収容している。各冷却器がパワーカードと対向するように、複数の冷却器と複数のパワーカードは積層されている。各冷却器は、本体と金属板を備えている。本体は、隣接するパワーカードと対向する側面に開口が設けられている。金属板は、一方の面がガスケットを介して本体の開口を塞いでいるとともにその一方の面にフィンが設けられており、他方の面がパワーカードと対向している。そして、複数の冷却器のうちの少なくとも一つの冷却器の本体は、積層方向の両側に開口を有している。その本体には、一方の開口を塞いでいる金属板のフィンと他方の開口を塞いでいる金属板のフィンとの間にコンデンサを収容する収容部が設けられている。その収容部に、積層方向に直交する方向からコンデンサが挿入されている。
【０００７】
上記の積層ユニットでは、コンデンサは冷却器に積層するのではなく、両側に開口を有する本体に設けられたコンデンサ収容部に収容される。仮に、本体が積層方向の両側に開口を有し、コンデンサ収容部を有さないとする。その場合、夫々の開口を塞ぐ金属板のフィンの先端同士が対向する。金属板と開口周囲の間にガスケットが介在するため、本体内部における積層方向のフィン先端位置が正確に定まらない。夫々の金属板のフィンの先端同士が干渉しないように、対向するフィン先端同士の間に隙間を確保しなければならない。本明細書が開示する電力変換器では、本体内部にコンデンサの収容部を設けるため、フィン先端同士が対向しない。それゆえ、収容部とフィン先端の間に確保する隙間は小さくてよい。冷却器の本体内部に確保すべき隙間を小さくできるので、積層ユニットの長手方向の長さを短縮することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例の積層ユニットの斜視図である。
【図２】積層ユニットを含む電力変換器のケース内レイアウトを示す平面図である。
【図３】冷却器の分解斜視図である。
【図４】図２のIV−IV線における断面図を示す。
【図５】図４のＶ−Ｖ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例の積層ユニット１０を説明する。まず、積層ユニット１０を概説する。図１に、積層ユニット１０の斜視図を示す。積層ユニット１０は、電気自動車に搭載されるパワーコントロールユニットの主要部品である。以下では、パワーコントロールユニットをＰＣＵと略称する。ＰＣＵは、電源の直流電力を昇圧し、さらに交流に変換して走行用のモータに供給する。ＰＣＵは、電圧コンバータと、インバータを含む。電圧コンバータは、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、低電圧側端子に印加された電圧を昇圧して高電圧側端子に出力する昇圧機能と、高電圧側端子に印加された電圧を降圧して低電圧側端子に出力する降圧機能を有している。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータは２個の半導体素子を含む。また、インバータは６個の半導体素子を含む。ＰＣＵは、合計８個の半導体素子を含む。半導体素子は、後述するように、トランジスタとダイオードを逆並列に接続した素子である。夫々の半導体素子は、大きな電流を導通／遮断するので発熱量が大きい。なお、半導体素子の数は、車両の種類（電力変換器の種類）によって異なっていてもよい。
【００１０】
双方向ＤＣ−ＤＣコンバータは、コンデンサを含む。そのコンデンサはフィルタコンデンサと呼ばれている。また、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータとインバータの間には、電流の脈動を抑えるためのコンデンサが接続されている。そのコンデンサは平滑化コンデンサと呼ばれている。フィルタコンデンサと平滑化コンデンサにも走行用モータを駆動するための大電流が流れる。それゆえ、フィルタコンデンサと平滑化コンデンサは大容量であり、また発熱量も大きい。
【００１１】
積層ユニット１０は、上記した８個の半導体素子と幾つかのコンデンサを集約して集中的に冷却するユニットである。積層ユニット１０は、４個のパワーカード３ａ−３ｄと５個の冷却器２ａ−２ｅが積層されたユニットである。複数のパワーカード３ａ―３ｄと複数の冷却器２ａ−２ｅは、一つずつ交互に積層されている。冷却器２ａ−２ｃは夫々一つのコンデンサモジュールを収容している（コンデンサモジュール４ａ−４ｃ）。図中のＸ軸方向が積層方向に相当する。以下では、パワーカード３ａ−３ｄと冷却器２ａ−２ｅの積層方向を単純に積層方向と称する。
【００１２】
複数のパワーカード３ａ−３ｄは同じ構造を有している。以下、複数のパワーカード３ａ−３ｄのいずれか一つを区別なく表すときにはパワーカード３と表記する。また複数のパワーカード３ａ−３ｄは、「複数のパワーカード３」と表記する。夫々のパワーカード３は、２個の半導体素子を樹脂でモールドしたパッケージである。各パワーカード３の内部で２個の半導体素子が直列に接続されている。各パワーカード３からは３本の端子３１ａ−３１ｃが伸びている。３本の端子３１ａ−３１ｃの夫々は、半導体素子の直列回路の高電位側端子、低電位側端子、直列回路の中点の端子に相当する。図１では、右端のパワーカード３ｄのみに端子を示す符号３１ａ−３１ｃを付してあり、他のパワーカードには符号を省略している。パワーカード３からは、上記３本の端子３１ａ−３１ｃのほか、半導体素子（トランジスタ）のゲートに通じる端子（ゲート端子）が、端子３１ａ−３１ｃが伸びている側面とは反対側の側面から伸びているが、その図示は省略している。
【００１３】
コンデンサモジュール４ａ−４ｃは、同じ構造を有している。コンデンサモジュール４ａが、先に述べた平滑化コンデンサに対応し、コンデンサモジュール４ｂ、４ｃが先に述べたフィルタコンデンサに対応する。コンデンサモジュール４ａ−４ｃのいずれか一つを区別なく表すときにはコンデンサモジュール４と表記する。各コンデンサモジュール４の中には、コンデンサ素子が収容されている。各コンデンサモジュール４の上面から２個の端子４１ａ、４１ｂが伸びている。図１では右端のコンデンサモジュール４ｃのみに端子を示す符号４１ａ、４１ｂを付してあり、他のコンデンサモジュール４ａ、４ｂには符号を省略している。
【００１４】
パワーカード３ａ−３ｃに含まれている半導体素子がインバータを構成し、それらパワーカード３ａ−３ｃの端子３１ａとコンデンサモジュール４ａの端子４１ａが不図示のバスバで接続される。また、パワーカード３ａ−３ｃの端子３１ｂとコンデンサモジュール４ａの端子４１ｂが不図示のバスバで接続される。一方、パワーカード３ｄに含まれている半導体素子とコンデンサモジュール４ｃ内のコンデンサ素子は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの一部である。パワーカード３ｄの端子３１ａとコンデンサモジュール４ｃの端子４１ａが不図示の別のバスバで接続され、パワーカード３ｄの端子３１ｂとコンデンサモジュール４ｃの端子４１ｂがさらに別のバスバで接続される。
【００１５】
冷却器２ａ−２ｃは、同じ構造を有している。冷却器２ｄと２ｅは、冷却器２ａ−２ｃとは若干構造が異なるが、説明の便宜上、冷却器２ａ−２ｅのいずれか一つを区別なく表すときには冷却器２と表記する。また、複数の冷却器２ａ−２ｅは、以後、複数の冷却器２と総称する。
【００１６】
各パワーカード３の両側の夫々に冷却器２が対向して接している。各冷却器２は、その内部を液体の冷媒が通る。冷媒の典型は水、あるいは、ＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）である。冷却器２ｄには外部から積層ユニット１０へ冷媒を供給する供給口５１と、積層ユニット１０から冷媒を排出する排出口５２が取り付けられている。供給口５１から供給された冷媒は、各冷却器２へ分配される。冷媒は、各冷却器２を通る際に隣接しているパワーカード３の熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は排出口５２から排出される。各冷却器２の本体は樹脂で作られているが、パワーカード３と接する面には金属板３２が配置されている。金属板３２の裏側を冷媒が通る。なお、パワーカード３はその積層方向両側に絶縁板１９を備えている。図１では、右端の２つの金属板３２と２つの絶縁板１９だけに符号を付しており、他の金属板と絶縁板の符号は省略している。冷却器２の構造については後に詳しく説明する。また、後の説明では、パワーカードの両側に位置する２枚の金属板３２を区別する場合、金属板３２ａ、金属板３２ｂと表記を用いることがある。
【００１７】
積層ユニット１０を含むＰＣＵ１００のケース内のデバイスレイアウトを説明する。図２は、ＰＣＵ１００のカバーを外したケース内平面図である。ケース５３には、積層ユニット１０のほか、リアクトル５５が収容される。リアクトル５５は、チョッパ型の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータで用いられる。ケース５３にはそのほか、各半導体素子に供給する制御信号を生成する基板も収容されるがその図示は省略している。基板は、積層ユニット１０の上側に配置される。制御信号はトランジスタのゲート電極に与えるＰＷＭ信号である。
【００１８】
積層ユニット１０は、ケース５３に設けられた支持壁５３ａと、一方の側壁５３ｂとの間に配置される。なお、供給口５１と排出口５２は側壁５３ｂに設けられた孔に通される。積層ユニット１０の一端と支持壁５３ａとの間には板バネ５４が挿入される。板バネ５４は、積層ユニット１０に積層方向の圧力を加える。板バネ５４による圧力の総計は、数キロニュートンにも及ぶ。詳しくは後述するが、冷却器２ａ−２ｃは、積層方向の両側に開口を有しており、その開口に前述した金属板３２が当てられている。板バネ５４の圧力により、開口と金属板３２の間の水密性が確保される。
【００１９】
次に、冷却器２ａ−２ｃの構造を説明する。図３は、積層ユニット１０の一部分解図である。図３には冷却器２ａ、２ｂとそれらに挟まれるパワーカード３ｂ、及びコンデンサモジュール４が描かれている。図３は積層ユニット１０の一部だけを描いたものであり、冷却器２ａのパワーカード３ｂとは反対側にはパワーカード３ａが位置し、冷却器２ｂのパワーカード３ｂとは反対側にはパワーカード３ｃが位置することに留意されたい。先に述べたように、冷却器２ａ−２ｃは同じ構造を有している。図３では、冷却器２ａと２ｂの同じ部品には同じ符号を付している。以下の説明では、特に断らない限り、冷却器２ｂの部品を参照しつつ説明する。
【００２０】
冷却器２ｂの本体２１は樹脂で作られている。図３に示すように本体２１は複雑な形状を有しているが、そのような形状は樹脂の射出成形によって低コストで製造できる。本体２１の積層方向の中央には、コンデンサモジュール４を収容する収容部２５が設けられている。本体２１の積層方向の一方の側面２６ａと収容部２５との間に空間が設けられている。その空間が、冷媒が通る流路Ｐ２となる。本体２１は積層方向に沿って対称形であり、図３には表れていないが、本体２１の積層方向の他方の側面２６ｂと収容部２５との間にも空間が設けられている。その空間も、冷媒が通る流路Ｐ２である。
【００２１】
積層方向（図中のＸ方向）からみたときの本体２１の中央に開口２３ａが設けられている。開口２３ａは、パワーカード３ｂと対向する位置に設けられている。開口２３ａは、金属板３２ａで塞がれる。詳しくは、金属板３２ａは、シリコンゴム製のガスケット６１ａを挟んで、開口２３ａの周囲の本体側面２６ａに当接し、開口２３ａを塞ぐ。金属板３２ａは、本体２１と組み合わされるのに先立ってパワーカード３ｂに固定されている。金属板３２ａは、絶縁板１９を挟んでパワーカード３ｂに固定されている。なお、絶縁板１９もパワーカード３ｂの一部と見なせる。
【００２２】
図３では見えないが、積層方向で開口２３ａとは反対側にも同様の開口２３ｂが設けられている。開口２３ｂは、不図示のパワーカード３ｃと対向する位置に設けられている。開口２３ｂは、金属板３２ｂで塞がれる。詳しくは、金属板３２ｂは、シリコンゴム製のガスケット６１ｂを挟んで、開口２３ｂの周囲の本体側面２６ｂに当接し、開口２３ｂを塞ぐ。図３の冷却器２ｂに着目すると、冷却器２ｂの開口２３ａとは反対側に開口２３ｂ（図では見えない）が設けられており、その開口２３ｂが、ガスケット６１ｂを挟んで金属板３２ｂで塞がれることが理解される。金属板３２ｂは、本体２１と組み合わされるのに先立ってパワーカード３ｂに固定される。
【００２３】
先に述べたように、複数の冷却器２と複数のパワーカード３は一つずつ交互に積層され、冷却器２の本体２１と金属板３２ａ（３２ｂ）とパワーカード３が密着する。前述したように、積層ユニット１０はその積層方向に総計数キロニュートンに及ぶ圧力を受ける。その圧力によって金属板３２ａ（３２ｂ）と本体２１の間のガスケット６１ａ（６１ｂ）が圧迫され、開口２３ａ（２３ｂ）の水密性が確保される。
【００２４】
金属板３２ａ、３２ｂの裏面（本体２１を向く面）には複数のフィン３３が設けられている。金属板３２ａ、３２ｂの裏面は本体２１の内部に面しており、本体内部の流路Ｐ２を流れる冷媒に直接に接触する。従って、パワーカード３の熱は、金属板３２ａ、３２ｂとその裏面のフィン３３を通じて冷媒に放出される。
【００２５】
パワーカード３ｂに着目すると、積層方向の一方側に冷却器２ａの開口２３ｂ（不図示）を塞ぐ金属板３２ｂが接しており、他方側に冷却器２ｂの開口２３ａを塞ぐ金属板３２ａが接している。パワーカード３ｂの熱は、金属板３２ｂを通じて冷却器２ｂを流れる冷媒に吸収されるとともに、金属板３２ａを通じて冷却器２ｃを流れる冷媒にも吸収される。即ちパワーカード３ｂはその両側から冷却される。
【００２６】
本体２１には、積層方向（図中のＸ軸方向）から見て開口２３ａのＹ軸方向の両端に積層方向に突出する筒部２２が設けられている。筒部２２は、積層方向の一方側と他方側に突出している。筒部２２の内側には積層方向に貫通する貫通孔２４が形成されている。冷却器２ｂの筒部２２はガスケット６２を挟んで隣接する冷却器２ａの筒部２２と接合し、貫通孔２４同士が連結して流路Ｐ１、Ｐ３を構成する。流路Ｐ１、Ｐ３は、本体２１の内部の流路Ｐ２と連通している。
【００２７】
なお、積層ユニット１０の両端の冷却器２ｄ、２ｅは、冷却器２ａ−２ｃとは若干形状が異なるが、積層方向でパワーカード３と面している側の構造は、冷却器２ａ−２ｃと同じである。即ち、本体のパワーカード３と面する側面に開口が設けられており、その開口を、予めパワーカード３に固定された金属板がガスケットを介して塞ぐ。また、冷却器２ｄ、２ｅにも冷却器２ａ−２ｃの筒部２２と同様の筒部を有しており、そ内側に貫通孔が設けられている。また、冷却器２ｄ、２ｅの本体も樹脂で作られている。
【００２８】
積層ユニット１０では、積層方向に沿って一直線に並ぶ一方の複数の筒部２２（符号Ｐ１が付されている方の筒部２２）が連通し、また、他方の複数の筒部２２（符号Ｐ３が付されている方の筒部２２）も連通する。こうして、流路Ｐ１、Ｐ３は、積層ユニット１０の全ての冷却器２を連通する。先に述べた供給口５１と流路Ｐ１を通じて全ての冷却器２に冷媒が分配される。冷媒は各冷却器２の流路Ｐ２を流れる間に金属板３２ａと３２ｂとフィン３３を通じてその両側のパワーカード３の熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は流路Ｐ３と排出口５２を通じて積層ユニット１０の外へと排出される。
【００２９】
先に述べたように、冷却器２の本体２１は樹脂製である。図３に良く示されているように、本体２１の筒部２２は肉厚が厚い。それゆえ、積層方向に対して高い強度を保持でき、荷重に対して本体２１の変形量を小さくすることができる。なお、筒部２２の先端面にはガスケット６２が当てられ、隣接する冷却器の筒部２２との間が封止される。なお、ガスケット６１ａ（６１ｂ）による本体２１と金属板３２ａ（３２ｂ）の間の封止と、ガスケット６２による筒部２２同士の間の封止が同時に成立するように、ガスケット６１ａ（６１ｂ）とガスケット６２の厚みが選定される。
【００３０】
先に説明したように、本体２１にはコンデンサモジュール４を収容する収容部２５が設けられている。収容部２５は、積層方向と交差する方向（図中のＺ軸方向）に開口を有しており、その開口からコンデンサモジュール４が挿入される。図には表れていないが、収容部２５の内壁とコンデンサモジュール４の間はポッティング材が充填される。ポッティング材は、例えばシリコンを主成分とする高伝熱性材である。収容部２５の積層方向の両側面２５ａは流路Ｐ２に面しており、冷媒が触れる。コンデンサモジュール４は、ポッティング材と収容部２５の側壁を通じて冷媒に冷却される。
【００３１】
図４に、図２のIV−IV線に沿った断面図を示す。また、図５に、図４のV−V線に沿った断面図を示す。なお、図４ではコンデンサモジュール４を破線で示してあり、図５ではコンデンサモジュール４の図示を省略している。また、図５では、パワーカード３と冷却器２のＹ軸方向の中央部分を省略している。
【００３２】
まず、図４を参照してパワーカード３の内部構造を説明する。図４では、パワーカード３ｃへの符号を省略している。パワーカード３は全て同じ構造なので、パワーカード３ｂを参照して説明する。パワーカード３ｂの筐体３８は樹脂モールドである。筐体３８の内部に半導体素子３５が埋設されている。半導体素子３５は、その内部でトランジスタとダイオードが逆並列に接続されたチップである。図４の紙面奥側にもう一つの半導体素子が埋設されている。半導体素子３５の一方の面にはトランジスタのコレクタ電極が露出しており、そのコレクタ電極に放熱板３４の一方の面が接合している。放熱板３４の他方の面は、筐体３８の一側面に露出している。放熱板３４を含む筐体３８の一側面に不図示の絶縁板を挟んで金属板３２ｂが接着されている。前述したように、絶縁板はパワーカード３ｂの一部であるが、金属板３２ｂは冷却器２ｂの部品である。金属板３２ｂは冷却器２ｂの開口２３ｂを塞ぐ部品である。
【００３３】
半導体素子３５の他方の面にはトランジスタのエミッタ電極が露出しており、そのエミッタ電極に導電性のスペーサ３６が接合している。そのスペーサ３６に放熱板３７の一方の面が接合している。放熱板３７の他方の面は、筐体３８の他方の側面に露出している。放熱板３７を含む筐体３８の他方の側面に不図示の絶縁板を挟んで金属板３２ａが接着されている。前述したように、絶縁板はパワーカード３ｂの一部であるが、金属板３２ａは冷却器２ｃの部品である。金属板３２ａは冷却器２ｃの開口２３ａを塞ぐ部品である。
【００３４】
図４に良く示されているように、放熱板３４は、パワーカード３ｂの端子３１ａの一部でもある。放熱板３４を含む端子３１ａは金属製である。放熱板３４は、半導体素子３５の電極に繋がっているため、熱を良く伝える。図４には表れていないが、放熱板３７は、パワーカード３ｂの端子３１ｃの一部である。放熱板３７も半導体素子３５の電極に繋がっているため、熱を良く伝える。図４には表れていないが、放熱板３４の紙面奥側には別の放熱板が筐体３８の表面に露出している。その放熱板の裏面は、もう一つの半導体素子のエミッタ電極と接合している。その放熱板は、パワーカード３ｂの端子３１ｂの一部である。もう一つの半導体素子のコレクタ電極は、別のスペーサを介して放熱板３７に繋がっている。即ち、放熱板３７は、半導体素子３５のエミッタ電極と導通しているとともに、もう一つの半導体素子のコレクタ電極と導通している。放熱板３４を含む端子３１ａが２個の半導体素子の直列接続の高電位側端子に相当し、別の放熱板を含む端子３１ｂが直列接続の低電位側端子に相当し、放熱板３７を含む端子３１ｃが直列接続の中点の端子に相当する。
【００３５】
冷却器２ｂを説明する。本体２１の積層方向の中央にはコンデンサモジュール４を収容する収容部２５が形成されている。収容部２５の積層方向外側は冷媒が流れる流路Ｐ２である。図５の矢印Ａが、流路Ｐ１から流路Ｐ２へ至る冷媒の流れを示しており、矢印Ｂが、流路Ｐ２から流路Ｐ３へ至る冷媒の流れを示している。
【００３６】
本体２１の積層方向の一方の側面には開口２３ａが設けられており、他方の側面には開口２３ｂが設けられている。開口２３ａは、予めパワーカード３ｂに固定された金属板３２ａで封止される。開口２３ｂは、予めパワーカード３ｃに固定された金属板３２ｂで封止される。開口２３ａと金属板３２ａの間にはガスケット６１ａが挟まれ、開口２３ｂと金属板３２ｂの間にはガスケット６１ｂが挟まれる。金属板３２ａ、３２ｂの裏面（本体２１を向く面）にはフィン３３が設けられている。夫々の金属板のフィン３３の先端は収容部２５の側面２５ａに対向する。図４、図５によく示されているように、収容部２５は、一方の開口２３ａを塞いでいる金属板３２ａのフィン３３と他方の開口２３ｂを塞いでいる金属板３２ｂのフィン３３との間に位置する。図４、図５では、理解を助けるために収容部２５の側面２５ａとフィン先端との間の相応の隙間を設けているが、実際には隙間は非常に狭いことに留意されたい。
【００３７】
収容部２５の利点を説明する。仮に、収容部２５を設けない場合、フィンをその高さ方向に伸ばし、対向する金属板の夫々から伸びるフィン先端の間の隙間をできるだけ小さくする。これは、フィンの表面に触れる冷媒を多くするためである。一方、本体２１と金属板３２ａ（３２ｂ）との間にはガスケット６１ａ（６１ｂ）が挟まれるため、フィン先端の積層方向の位置は正確に定まらない。そうすると、対向する金属板の夫々から伸びるフィン先端同士が干渉しないように、フィン先端同士の間には隙間を設ける必要がある。対向する金属板の夫々のフィンは、積層方向の両側から互いに相手のフィンに向かって伸びることになるので、両者の間には相応の隙間を確保する必要がある。一方、実施例の冷却器２の場合、対向する金属板３２ａと３２ｂの夫々から伸びるフィン３３は、収容部２５の側面２５ａに向かって伸びる。それゆえ、収容部２５の側面２５ａとフィン先端との間の隙間を小さくできる。実施例の積層ユニット１０の冷却器２は、積層方向でフィン先端の先に設けるべき隙間を小さくすることができるので、空間効率が良い。
【００３８】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の積層ユニット１０は、５個の冷却器２ａ−２ｅのうち、３個の冷却器２ａ−２ｃが、積層方向の両側板に開口を有しており、その開口を金属板が封止する。説明を省略したが、残りの冷却器２ｄ、２ｅでは、その本体のパワーカードと対向する面に開口が設けられており、その開口は金属板で封止される。各金属板にはパワーカードが対向して接する。一方、３個の冷却器２ａ−２ｃは、その本体２１の積層方向中央にコンデンサモジュール４を収容する収容部２５を備えている。コンデンサモジュール４は、積層方向に直交する方向から収容部２５に挿入される。また、各金属板３２ａ、３２ｂにはフィン３３が設けられており、フィン３３の積層方向の先端が収容部２５の側面２５ａと対向する。収容部２５の側面２５ａとフィン３３の先端との間には僅かな隙間が確保されているのみである。
【００３９】
また、実施例の積層ユニット１０は、コンデンサモジュール４とパワーカード３と同様に２個の冷却器で挟むのではなく、冷却器２に組み込んでいる。パワーカード３は金属板３２ａ、３２ｂを介して冷媒によって冷却される。コンデンサモジュール４は、樹脂製の収容部２５の壁を通じて冷媒によって冷却される。コンデンサモジュール４のためのフィンが存在せず、その分だけ、積層ユニットの積層方向の長さを短縮できるという利点もある。また、フィン３３を備えた金属板３２ａ、３２ｂを通じて冷却する方が、樹脂製の収容部２５の壁を通じて冷却するよりも冷却能力が高い。冷却器２の本体２１が樹脂で作られている実施例の積層ユニット１０は、コンデンサモジュール４の発熱量がパワーカード３の発熱量よりも少ない場合に特に好適である。なお、冷却器の本体の材料は樹脂に限定されない。冷却器の本体は金属で作られていてもよい。
【００４０】
図４と図５に示されているように、ガスケット６１ａ、６１ｂ、６２は、ダブルリップタイプである。本明細書が開示する積層ユニットで用いるガスケットは、ダブルリップタイプに限られない。例えば、ガスケットは、単純なＯリングタイプであってもよい。
【００４１】
実施例のコンデンサモジュール４が請求項におけるコンデンサの一例に相当する。実施例で説明した積層ユニット１０は、好適には、電気自動車、ハイブリッド車、あるいは、燃料電池車のモータに電力を供給するパワーコントロールユニットに特に好適である。
【００４２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４３】
２、２ａ−２ｅ：各冷却器
３、３ａ−３ｄ：パワーカード
４、４ａ−４ｃ：コンデンサモジュール
１０：積層ユニット
１９：絶縁板
２１：本体
２２：筒部
２３ａ、２３ｂ：開口
２４：貫通孔
２５：収容部
３１ａ−３１ｃ：端子
３２、３２ａ、３２ｂ：金属板
３３：フィン
３４、３７：放熱板
３５：半導体素子
３６：スペーサ
３８：筐体
４１ａ、４１ｂ：端子
５３：ケース
５３ａ：支持壁
５３ｂ：側壁
５４：板バネ
６１ａ、６１ｂ、６２：ガスケット
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３：流路
【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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