JP2008198750A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成部品の配置の自由度が高く、小型化が容易な電力変換装置を提供すること。
【解決手段】半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュール２と、半導体モジュール２を両主面から冷却するための冷却器３とを有する電力変換装置１。冷却器３は、半導体モジュール２の両主面に配される複数の冷却管３１と、複数の冷却管３１の冷媒入口３１１同士及び冷媒出口３１２同士を連結する連結部３２とを有する。冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方は、これらが形成された冷却管３１の表面に接触する半導体モジュール２の本体部２０の幾何学的重心を通過する中央直線Ｍによって区切られる２つの領域のうちの一方の領域に集中して存在している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを両主面から冷却するための冷却器とを有する電力変換装置に関する。

従来より、インバータやＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力変換装置として、図４３〜図４６に示すごとく、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュール９２と、該半導体モジュール９２を両主面から冷却するための冷却器９３とを有する電力変換装置９がある（特許文献１、２）。
該電力変換装置９においては、図４３、図４４に示すごとく、半導体モジュール９２をその両主面から挟持するように、冷却器９３の冷却管９３１を配設してなる。各冷却管９３１は、略直線状に形成された冷媒流路９３２を内部に形成してなり、冷媒流路９３２の一端において冷媒を導入する冷媒入口９３３と、他端において冷媒を排出する冷媒出口９３４とを有している。

そして、図４３に示す電力変換装置９においては、複数の冷却管９３１は、冷媒入口９３３同士、冷媒出口９３４同士において互いに入口ヘッダ９４１と出口ヘッダ９４２とによって接続されている。また、図４４に示す電力変換装置９においては、複数の冷却管９３１は、冷媒入口９３３同士、冷媒出口９３４同士において互いに連結管９３７によって接続されている。

また、半導体モジュール９２は、冷媒入口９３３と冷媒出口９３４との間における冷却管９３１の主面に接触配置されている。それ故、半導体モジュール９３１は、図４５に示すごとく入口ヘッダ９３５と出口ヘッダ９３６との間、或いは図４６に示すごとく一対の連結管９３７の間において、冷却管９３１に挟持された状態で配設されている。そのため、半導体モジュール９２の端子（電極端子９２１、制御端子９２２）は、冷媒の流路方向及び冷却管９３１の積層方向の双方に直交する方向に延ばすしかなく、それ以外の方向に端子を設けることができない。

それ故、半導体モジュール９３における２つの電極端子９２１を本体部９２０における同じ端面に設ける必要が生じる。そうすると、２つの電極端子９２１の間の沿面距離を充分にとるために半導体モジュール９２が大型化し、電力変換装置９が大型化するという問題がある。
また、２つの電極端子９２１を本体部９２０の反対側の端面に配設しようとすると、一方の電極端子９２１を制御端子９２０と同じ端面に配設することとなり、制御端子９２２を流れる制御信号に、電極端子９２１からのノイズが影響してしまうおそれがある。

また、半導体モジュール９２の端子の配設方向が制約されるために、電力変換装置９における半導体モジュール９２の端子に接続する各種構成部品の配置が制約される。その結果、電力変換装置９の大型化を招くおそれがある。
また、半導体モジュール９２の電極端子９２１に接続されるバスバーの取り回しが複雑になり、また長くなるために、インダクタンスを低減することが困難となるおそれもある。

特開２００１−３２０００５号公報 特開２００２−２６２１５号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、構成部品の配置の自由度が高く、小型化が容易な電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明は、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを両主面から冷却するための冷却器とを有する電力変換装置であって、
上記冷却器は、上記半導体モジュールの両主面に配される複数の冷却管と、該複数の冷却管の冷媒入口同士及び冷媒出口同士を連結し或いは上記冷媒入口と上記冷媒出口とを連結する連結部とを有し、
上記冷媒入口と上記冷媒出口との双方は、これらが形成された上記冷却管の表面に接触する上記半導体モジュールの本体部の幾何学的重心を通過する中央直線によって区切られる２つの領域のうちの一方の領域に集中して存在していることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置においては、上記冷媒入口と上記冷媒出口との双方が、これらが形成された上記冷却管の表面に接触する上記半導体モジュールの本体部の幾何学的重心を通過する中央直線によって区切られる２つの領域のうちの一方の領域に集中して存在している。これにより、上記２つの領域のうちの他方の領域には、上記冷媒入口及び上記冷媒出口の何れも存在していないため、この領域には、半導体モジュールの電極端子や制御端子を延ばすことのできる空間が存在する。何故ならば、冷媒入口及び冷媒出口の何れもが存在しない領域に、上記連結部が存在することもないからである。
そのため、上記半導体モジュールの電極端子や制御端子を冷却器の外形の外側まで延ばすに当って、方向の自由度を高くすることができる。

即ち、例えば、半導体モジュールの電極端子及び制御端子を異なる三方向に延ばすことも可能となる。これにより、半導体モジュールの電極端子や制御端子を接続する電力変換装置における他の構成部品の配置の自由度を高くすることができる。その結果、電力変換装置の小型化を容易にすることができる。

以上のごとく、本発明によれば、構成部品の配置の自由度が高く、小型化が容易な電力変換装置を提供することができる。

第２の発明は、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを両主面から冷却するための冷却器とを有する電力変換装置であって、
上記冷却器は、上記半導体モジュールの両主面に配される複数の冷却管と、該複数の冷却管の冷媒入口同士及び冷媒出口同士を連結し或いは上記冷媒入口と上記冷媒出口とを連結する連結部とを有し、
上記半導体モジュールは、該半導体モジュールを制御する制御回路部に接続される複数の制御端子と、制御される電力を入出させる複数の電極端子とを、上記本体部の端面から突出して設けてなり、
上記複数の制御端子と上記複数の電極端子とは、互いに異なる三方向以上に延びていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項２）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記複数の制御端子と上記複数の電極端子とは、互いに異なる三方向以上に延びている。即ち、上記複数の制御端子と上記複数の電極端子とを、互いに異なる三方向以上に分散して延ばすことができる。これにより、各端子に接続する他の構成部品の配置を異なる三方向以上に分散して配置することができる。その結果、構成部品の配置の自由度を高くすることができる。

例えば、一つの電極端子と他の電極端子とを異なる方向に延ばすことができる。これにより、一つの電極端子に接続する構成部品を他の電極端子に接続する構成部品に影響されることなく、半導体モジュールに近接する位置に配置することも可能となる。そのため、電力変換装置の小型化を容易にすることができる。また、配線を単純化し、短くすることが可能となるため、インダクタンスの低減、電力損失の低減を図ることもできる。

また、上記複数の電極端子を半導体モジュールの本体部における異なる端面に設けることも可能となるため、複数の電極端子の間の沿面距離を充分にとりやすくなり、半導体モジュールを大型化する必要もなくなる。その結果、電力変換装置の小型化が容易となる。

以上のごとく、本発明によれば、構成部品の配置の自由度が高く、小型化が容易な電力変換装置を提供することができる。

上記第１の発明（請求項１）又は第２の発明（請求項２）において、上記電力変換装置としては、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等がある。また、上記電力変換装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源である交流モータに通電する駆動電流の生成に用いることができる。

また、上記半導体素子としては、例えば上記スイッチング素子の他に、該スイッチング素子におけるコレクタ−エミッタ間に接続され、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード等がある。
また、上記スイッチング素子としては、例えば、ＩＧＢＴ素子を用いることができる。また、上記ダイオードとしては、例えば、フライホイールダイオードを用いることができる。
また、上記半導体モジュールの本体部の幾何学的重心とは、上記半導体モジュールの本体部を主面から見たときに現れる二次元的な外形形状における幾何学的重心をいう。

また、上記半導体モジュールと上記冷却管とは、例えば、交互に積層されていてもよいが（図２等参照）、冷却管の一方の面側にのみ半導体モジュールが接触するような配置（図４２参照）となっているなど、必ずしも交互に積層されていなくてもよい。

また、上記半導体モジュールは、上記半導体素子を制御する制御回路部に接続される複数の制御端子と、制御される電力を入出させる複数の電極端子とを、上記本体部の端面から突出して設けてなり、上記複数の制御端子と上記複数の電極端子とは、互いに異なる三方向以上に延びていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記第１の発明（請求項１）の作用効果と上記第２の発明（請求項２）の作用効果の相乗効果により、一層、構成部品の配置の自由度が高く、小型化が容易な電力変換装置を得ることができる。

また、上記複数の制御端子と上記複数の電極端子とは、互いに反対向きの二方向とその二方向に直交する一方向以上に延びていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、端子間の沿面距離を大きくしやすくなるため、半導体モジュールの小型化を図ることができる。これにより、電力変換装置の小型化を容易にすることができる。
また、半導体モジュールの周囲の空間に、電力変換装置の他の構成部品を分散して配置しやすくなり、配線の単純化、短縮化を容易にすることができる。その結果、電力変換装置の小型化を図ることができる。

また、上記半導体モジュールの本体部は長方形状を有し、その長方形の異なる３個以上の辺に対応する端面に、上記複数の制御端子と上記複数の電極端子とが突出形成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、端子間の沿面距離を一層大きくしやすくなるため、半導体モジュールの小型化を図ることができる。これにより、電力変換装置の小型化を容易にすることができる。

また、上記冷媒入口と上記冷媒出口との双方は、これらが形成された冷却管の表面に接触する上記半導体モジュールの上記本体部の一つの辺を含む直線よりも外側の領域に集中して存在していることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記半導体モジュールの本体部における少なくとも３つの辺の外側が全て開放されることとなるため、制御端子や電極端子の配設自由度が一層高くなる。

また、上記電極端子は、互いに反対向きの二方向に延びており、上記制御端子は、上記電極端子とは直交する方向に延びていることが好ましい（請求項７）。
この場合には、電極端子同士の沿面距離を大きくしやすいため、半導体モジュールの小型化を図ることができる。また、電極端子と制御端子とを異なる端面に配置することとなるため、電極端子を流れる電流が制御端子を流れる制御信号に影響を与えることを防ぐことができる。

また、上記冷媒入口と上記冷媒出口との双方は、これらが形成された上記冷却管の表面に接触する上記半導体モジュールの本体部の幾何学的重心を通過する中央直線によって区切られる２つの領域のうち、上記制御端子が存在しない方の領域に集中して存在していることが好ましい（請求項８）。
この場合には、半導体モジュールの大型化を防ぎ、小型の電力変換装置を得ることが容易となる。

また、上記冷却管は、プレス成形された複数の金属板を組合わせることにより形成されていることが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記冷却管の形状を所望の形状に成形しやすく、複雑な形状とすることも容易である。これにより、電力変換装置の小型化を一層容易にすることができる。

また、上記冷却管は、内部にインナーフィンを設けていることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、冷媒と冷却管との接触面積を大きくすることができ、半導体モジュールとの熱交換効率を向上させることができる。
また、冷媒を冷却管内の冷媒流路の全体に配分しやすくなり、半導体モジュールの冷却を均等に行うことが容易となる。

また、上記半導体モジュールは、複数の上記半導体素子を内蔵してなり、該複数の半導体素子は、上記冷却管の冷媒流路の方向に対して直交する方向に並列配置されていることが好ましい（請求項１１）。
この場合には、上記複数の半導体素子を均等に冷却することができる。即ち、冷媒の流路方向に沿って複数の半導体素子が配置されていると、上流側に配された半導体素子よりも下流側に配された半導体素子の冷却効率が低下してしまい、冷却効率のばらつきが生じてしまうおそれがあるが、複数の半導体素子が冷媒流路の方向に直交する方向に並列配置されていれば、そのような冷却効率のばらつきは生じ難い。

また、上記冷却管は、冷媒流路が略Ｕ字状に形成されていることが好ましい（請求項１２）。
この場合には、上記冷媒入口と上記冷媒出口とを、上記冷却管の全体の中で偏った位置に集中して配置することが容易となる。これにより、上記冷媒入口と上記冷媒出口との双方を、これらが形成された上記冷却管の表面に接触する上記半導体モジュールの本体部の幾何学的重心を通過する中央直線によって区切られる２つの領域のうちの一方の領域に集中して存在させることが容易となる。
なお、ここで、略Ｕ字状には、「Ｕ」の文字が上下逆になったり（図６参照）、横向きになったり、斜めになったりした状態に近似する形状をも含む。

また、上記冷媒入口及び上記冷媒出口は、上記冷却管における上記冷媒入口と上記冷媒出口との間の冷媒流路を構成する熱交換部よりも上方に配置されていることが好ましい（請求項１３）。
この場合には、上記冷却管に空気が混入しても、その空気を排出することが容易となり、上記熱交換部に空気が滞在することを防ぐことができる。これにより、空気の混入による冷却効率の低下を防ぐことができる。

また、上記冷媒出口は、上記冷媒入口よりも上方に配置されていることが好ましい（請求項１４）。
この場合には、上記冷却管の内部に空気が混入したとき、その空気を冷媒の流れに沿って円滑に上記冷媒出口から排出することができる。これにより、空気の混入による冷却効率の低下を防ぐことができる。

また、上記半導体モジュールは、上記半導体素子として、少なくとも２個のスイッチング素子を内蔵してなり、少なくとも３本の上記電極端子を突出形成してなることが好ましい（請求項１５）。
この場合には、半導体モジュールの数を少なくすることができ、電力変換装置の小型化を図ることができる。

また、上記複数の制御端子及び上記複数の電極端子は、互いに直交する四方向に延びていることが好ましい（請求項１６）。
この場合には、半導体モジュールの周囲の空間を有効利用して、一層の電力変換装置の小型化を図ることができる。

また、上記冷却管は、上記冷媒入口から導入された冷媒が厚さ方向に折り返されて冷媒出口から排出されるような流路を有していてもよい（請求項１７）。
この場合にも、上記冷媒入口と上記冷媒出口とを、上記冷却管の全体の中で偏った位置に集中して配置することが容易となる。これにより、上記冷媒入口と上記冷媒出口との双方を、これらが形成された上記冷却管の表面に接触する上記半導体モジュールの本体部の幾何学的重心を通過する中央直線によって区切られる２つの領域のうちの一方の領域に集中して存在させることが容易となる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる電力変換装置につき、図１〜図６を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１〜図３に示すごとく、半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュール２と、該半導体モジュール２を両主面から冷却するための冷却器３とを有する。

図２、図３に示すごとく、冷却器３は、半導体モジュール２の両主面に配され、該半導体モジュール２と共に積層配置される複数の冷却管３１と、該複数の冷却管３１の冷媒入口３１１同士及び上記複数の冷媒出口３１２同士を連結する連結部３２とを有する。
図１、図４に示すごとく、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方は、これらが形成された冷却管３１の表面に接触する半導体モジュール２の本体部２０の幾何学的重心を通過する中央直線Ｍによって区切られる２つの領域のうちの一方の領域に集中して存在している。

半導体モジュール２には、上記半導体素子として、スイッチング素子２１１と、該スイッチング素子２１１におけるコレクタ−エミッタ間に接続され、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード２１２が内蔵されている。
スイッチング素子２１１としては、例えば、ＩＧＢＴ素子を用いることができ、ダイオード２１２としては、例えば、フライホイールダイオードを用いることができる。

また、図１、図５に示すごとく、半導体モジュール２は、スイッチング素子２１１を制御する制御回路部１１に接続される複数の制御端子２２と、制御される電力を入出させる２本の電極端子２３１、２３２とを、本体部２０の端面から突出して設けてなる。複数の制御端子２２と２本の電極端子２３１、２３２とは、互いに異なる三方向に延びている。

図１、図３に示すごとく、一方の電極端子２３１は、電源部（図示略）に接続されていると共に平滑コンデンサ１２に接続されている。他方の電極端子２３２は、バスバー１３を介して回転電機（図示略）に接続されている。
電源部の直流電力を電力変換装置１において交流電力に変換して回転電機を駆動する場合には、電極端子２３１が入力側となり、電極端子２３２が出力側となるが、回転電機において発電した交流電力を電力変換装置１において直流電力に変換して、電源部に充電する場合には、電極端子２３１が出力側となり、電極端子２３２が入力側となる。

図５に示すごとく、半導体モジュール２の本体部２０は長方形状を有し、その長方形の異なる３個以上の辺に対応する端面に、制御端子２２と電極端子２３１、２３２とが突出形成されている。そして、電極端子２３１、２３２は、互いに反対向きの二方向に延びており、制御端子２２は、電極端子２３１、２３２とは直交する方向に延びている。

また、図１、図４に示すごとく、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方は、中央直線Ｍによって区切られる２つの領域のうち、制御端子２２が存在しない方の領域に集中して存在している。
また、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方は、これらが形成された冷却管３１の表面に接触する半導体モジュール２の本体部２０の一つの辺を含む直線よりも外側の領域に集中して存在している。具体的には、本体部２０における制御端子２２を設けた側と反対側の辺である下辺２０１よりも外側（下方）に、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方が集中して配されている。
更には、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方は、本体部２０の２つの側辺２０２、２０３をそれぞれ含む２つの直線の間の領域に配されている。

また、冷却管３１は、図６に示すごとく、内部を流れる冷媒（矢印Ｗ）の流路（冷媒流路３１０）が略Ｕ字状に形成されている。本例においては、略Ｕ字状を上下逆にした流路形状となっている。即ち、冷却管３１は、半導体モジュール２との接触面側から見た形状が略四角形状を有すると共にその下端部付近に冷媒入口３１１と冷媒出口３１２とを幅方向に並べて設けてある。そして、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との間に、冷却管３１の下端部から延びる仕切部３１４が設けてある。該仕切部３１４は、冷媒流路３１０の上部には形成されていない。これにより、矢印Ｗに示すごとく、冷媒入口３１１から導入された冷媒が、冷媒流路３１０を上方へ流れ、冷媒流路３１０の上部において仕切部３１４を超えて冷媒出口３１２が設けられている側の冷媒流路３１０を下方に向かって流れる。そして、冷媒Ｗは、冷媒出口３１２から排出される。このように、冷媒Ｗは、冷媒流路３１０を略逆Ｕ字状に流れる。

そして、図１、図４に示すごとく、冷却管３１における、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との間の冷媒流路３１０を構成する熱交換部３１３が半導体モジュール２の本体部２０と接触しており、この熱交換部３１３を冷媒が通過する際に、半導体モジュール２との熱交換を行い、半導体モジュール２を冷却する。

冷却管３１は、アルミニウム又はその合金からなる。また、半導体モジュール２における本体部２０は、スイッチング素子２１１とダイオード２１２とを樹脂によってモールディングしてあり、その本体部２０の端面から、制御端子２２、電極端子２３１、２３２を突出させている。また、本体部２０の主面には、放熱板（図示略）が露出していてもよい。
そして、冷却管３１は、半導体モジュール２の本体部２０の主面に密着している。その手段としては、冷却管３１と半導体モジュール２との間に接着剤を介在させて接着させてもよいし、積層方向にバネ等の外力を付与することにより押圧してもよい。
また、半導体モジュール２の本体部２０の主面に放熱板を露出させる場合には、本体部２０の主面と冷却管３１との間に絶縁材を介在させる。

また、上記冷媒としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が混入した水、水やアンモニア等の自然冷媒、フロリナート等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒などを用いることができる。また、空気等の気体系冷媒を用いることもできる。

図３に示すごとく、冷却器３における積層方向の一端に配された冷却管３１には、半導体モジュール２とは反対側の面に冷媒導入部３２３と冷媒排出部３２４とを設けてなる。そして、冷媒Ｗは、冷媒導入部３２３から導入されると共に連結部３２を伝って、各冷却管３１の冷媒入口３１１から各冷却管３１の冷媒流路３１０に分配される。そして、冷媒Ｗは、各冷却管３１の冷媒流路３１０を巡って冷媒出口３１２から連結部３２を伝って冷媒排出部３２４へ達し、排出される。
このようにして、冷媒Ｗを冷却器３を巡らすことにより、半導体モジュール２との熱交換を行って、半導体モジュール２を冷却する。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１においては、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方が、これらが形成された冷却管３１の表面に接触する半導体モジュール２の本体部２０の幾何学的重心を通過する中央直線Ｍによって区切られる２つの領域のうちの一方の領域に集中して存在している。これにより、上記２つの領域のうちの他方の領域には、冷媒入口３１１及び冷媒出口３１２の何れも存在していないため、この領域には、半導体モジュール２の電極端子２３１、２３２や制御端子２２を延ばすことのできる空間が存在する。何故ならば、冷媒入口３１１及び冷媒出口３１２の何れもが存在しない領域に、上記連結部３２が存在することもないからである。
そのため、半導体モジュール２の電極端子２３１、２３２や制御端子２２を冷却器３の外形の外側まで延ばすに当って、方向の自由度を高くすることができる。

そして、上記複数の制御端子２２と上記複数の電極端子２３１、２３２とは、互いに異なる三方向に延びている。即ち、制御端子２２、電極端子２３１、２３２を、互いに異なる三方向に分散して延ばすことにより、各端子に接続する他の構成部品、即ち、制御回路部１１、平滑コンデンサ１２、バスバー１３の配置を異なる三方向以上に分散して配置することができる。その結果、上記構成部品の配置の自由度を高くすることができる。

具体的には、一方の電極端子２３１と他方の電極端子２３２とを異なる方向に延ばすことにより、一方の電極端子２３１に接続する平滑コンデンサ１２を他方の電極端子２３２に接続するバスバー１３に影響されることなく、半導体モジュール２に近接する位置に配置することも可能となる。そのため、電力変換装置１の小型化を容易にすることができる。また、配線を単純化し、短くすることが可能となるため、インダクタンスの低減、電力損失の低減を図ることもできる。

更に、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方は、これらが形成された冷却管３１の表面に接触する半導体モジュール２の本体部２０の一つの辺（下辺２０１）を含む直線よりも外側（下方）の領域に集中して存在している。これにより、半導体モジュール２の本体部２０における３つの辺の外側が全て開放されることとなるため、制御端子２２や電極端子２３１、２３２の配設自由度が一層高くなる。

また、冷却管３１は、冷媒流路３１０が略Ｕ字状に形成されているため、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２とを、冷却管３１の全体の中で偏った位置に集中して配置することが容易となる。これにより、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方を、中央直線Ｍによって区切られる２つの領域のうちの一方の領域に集中して存在させること、更には半導体モジュール２の本体部２０の下辺２０１よりも下方に集中して存在させることが容易となる。

また、制御端子２２及び電極端子２３１、２３２とは、互いに反対向きの二方向とその二方向に直交する一方向以上に延びている。これにより、端子間の沿面距離を大きくしやすくなるため、半導体モジュール２の小型化を図ることができる。これにより、電力変換装置１の小型化を容易にすることができる。
また、半導体モジュール２の周囲の空間に、制御回路部１１、平滑コンデンサ１２、バスバー１３を分散して配置しやすくなり、配線の単純化、短縮化を容易にすることができる。その結果、電力変換装置１の小型化を図ることができる。

また、半導体モジュール２の本体部２０は長方形状を有し、その長方形の異なる３個以上の辺に対応する端面に、制御端子２２と電極端子２３１、２３２とが突出形成されている。これにより、端子間の沿面距離を一層大きくしやすくなるため、半導体モジュール２の小型化を図ることができ、電力変換装置１の小型化を容易にすることができる。

また、電極端子２３１、２３２は、互いに反対向きの二方向に延びており、制御端子２２は、電極端子２３１、２３２とは直交する方向に延びている。これにより、電極端子２３１、２３２同士の沿面距離を大きくしやすいため、半導体モジュール２の一層の小型化を図ることができる。また、電極端子２３１、２３２と制御端子２２とを異なる端面に配置することとなるため、電極端子２３１、２３２を流れる電流が制御端子２２を流れる制御信号に影響を与えることを防ぐことができる。

また、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方は、中央直線Ｍによって区切られる２つの領域のうち、制御端子２２が存在しない方の領域に集中して存在している。これにより、半導体モジュール２の大型化を防ぎ、小型の電力変換装置１を得ることが容易となる。

以上のごとく、本例によれば、構成部品の配置の自由度が高く、小型化が容易な電力変換装置を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図７、図８に示すごとく、冷却管３１を、プレス成形された複数の金属板を組合わせることにより形成した例である。
即ち、金属板をプレス成形することにより、図８に示すようなプレス成形体３４を複数作製する。各プレス成形体３４には、冷却管３１の一部を構成する管構成部３４１と連結部３２の一部を構成する連結部構成部３４２とからなる。連結部構成部３４２には、開口部３４３が穿設されている。

そして、一対のプレス成形体３４を対向させた状態で重ね合せ、端縁において接合することにより、冷却管３１を形成する。また、連結部構成部３４２においても隣合う冷却管３１同士を接合して、複数の冷却管３１を連結することにより、冷却器３を形成する。
これらの接合方法は、例えば、ろう付け、溶接等を用いることができる。また、上記金属板は、例えばアルミニウム又はその合金からなるものとすることができる。

なお、図８に示したプレス成形体３４は、冷却器３における積層方向の端部以外に配される冷却管３を構成するものである。
そして、図７に示すごとく、冷却器３における積層方向の一端において冷媒導入部３２３及び冷媒排出部３２４が設けられる冷却管３１を構成するプレス成形体３４であって、冷媒導入部３２３及び冷媒排出部３２４を配設する側のプレス成形体３４は、上記連結部構成部３４２とは異なる形状の開口部３４４を有する。
また、これとは反対側の冷却器３における積層方向の他端の冷却管３１を構成するプレス成形体３４の一方は、上記連結部構成部３４２及び上記開口部３４３を設けない。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、冷却管３１の形状を所望の形状に成形しやすく、複雑な形状とすることも容易である。これにより、電力変換装置１の小型化を一層容易にすることができる。
また、上記プレス成形体３４は、上記連結部構成部３４２をその一部として有するため、連結部３２を別部材として作製する必要がなく、製造工数、製造コストを低減することができる。また、接合部を少なくすることができるため、耐久強度の向上にも繋がる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図９、図１０に示すごとく、冷却管３１の内部にインナーフィン３５を設けた電力変換装置１の例である。
インナーフィン３５は、半導体モジュール２が接触配置される熱交換部３１３における冷却管３１の冷媒流路３１０内に配設される。また、図１０に示すごとく、インナーフィン３５は、アルミニウム又はその合金からなる金属板を波状に折り曲げ加工してなり、冷媒入口３１１および冷媒出口３１２の上方において、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との配列方向に平行な方向（図では左右方向）に冷媒Ｗを流通させるような向きに配設されている。

また、図９に示すごとく、上記半導体モジュール２におけるスイッチング素子２１１とダイオード２１２とは、インナーフィン３５を配設した位置に対応する位置に配されている。そして、スイッチング素子２１１とダイオード２１２とは、冷却管３１の冷媒流路３１０の方向に対して直交する方向に並列配置されている。即ち、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との配列方向に垂直な方向（図では上下方向）に並列配置されている。

本例の冷却管３１においては、図９に示すごとく、冷媒入口３１１から導入された冷媒Ｗが、上方へ上昇して、インナーフィン３５の部分に到達する。そして、冷媒Ｗは、インナーフィン３５に沿って略水平方向に流れ、半導体モジュール２の本体部２０に対応する部分を通過する。ここで、冷媒Ｗは半導体モジュール２との熱交換を行う。次いで、冷媒Ｗは、下降して冷媒出口３１２に達し、排出される。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、冷却管３１の内部にインナーフィン３５を設けていることにより、冷媒Ｗと冷却管３１との接触面積を大きくすることができ、半導体モジュール２との熱交換効率を向上させることができる。
また、冷媒Ｗを冷却管３１内の冷媒流路３１０の全体に配分しやすくなり、半導体モジュール２の冷却を均等に行うことが容易となる。

また、半導体モジュール２は、複数の半導体素子（スイッチング素子２１１とダイオード２１２）を、冷却管３１の内部を流れる冷媒の流路方向に対して直交する方向に並列配置している。これにより、複数の半導体素子を均等に冷却することができる。即ち、冷媒の流路方向に沿って複数の半導体素子が配置されていると、上流側に配された半導体素子よりも下流側に配された半導体素子の冷却効率が低下してしまい、冷却効率のばらつきが生じてしまうおそれがあるが、複数の半導体素子が冷媒の流路方向に直交する方向に並列配置されていれば、そのような冷却効率のばらつきは生じ難い。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図１１、図１２に示すごとく、冷媒入口３１１及び冷媒出口３１２が、冷却管３１における冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との間の冷媒流路３１０を構成する熱交換部３１３よりも上方に配置されている電力変換装置１の例である。
上記冷却管３１の形状自体は、実施例１において示した冷却管３１と同じであるが、その配置の向きが上下逆となっている。
これに伴い、半導体モジュール２の配置の向きも上下逆となっている。即ち、半導体モジュール２の制御端子２２は、半導体モジュール２の本体部２０の下側に配設された状態となる。また、制御端子２２に接続される制御回路部１１は、半導体モジュール２及び冷却器３の下方に配置される。

上記冷却管３１においては、冷媒入口３１１から導入された冷媒Ｗは、冷媒流路３１０を下方へ流れ、冷媒流路３１０の下部において仕切部３１４を超えて冷媒出口３１２が設けられている側の冷媒流路３１０を上方に向かって流れる。そして、冷媒Ｗは、冷媒出口３１２から排出される。このように、冷媒Ｗは、冷媒流路３１０を略Ｕ字状に流れる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、冷却管３１に空気が混入しても、その空気を排出することが容易となり、熱交換部３１３に空気が滞在することを防ぐことができる。これにより、空気の混入による冷却効率の低下を防ぐことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例５）
本例は、図１３に示すごとく、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２とが、それぞれ半導体モジュール２の本体部２０の幅方向の両脇に配置されている電力変換装置１の例である。
即ち、半導体モジュール２の本体部２０は、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との間に配されている。
また、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方は、中央直線Ｍによって区切られる２つの領域のうち、制御端子２２が存在しない方の領域に集中して存在している。

また、半導体モジュール２の電極端子２３１、２３２は、冷却管３１の冷媒入口３１１及び冷媒出口３１２の上側において、側方へ突出している。そして、電極端子２３１、２３２が配置される部分においては、冷媒入口３１１及び冷媒出口３１２が配される部分よりも、冷却管３１の幅が小さくなっている。
また、制御電極２２は、半導体モジュール２の上方へ突出している。

上記冷却管３１においては、冷媒入口３１１から導入された冷媒Ｗは、冷媒流路３１０を内側方向へ向かうと共に上方へ流れ、冷媒流路３１０の上部において仕切部３１４を超えて冷媒出口３１２が設けられている側の冷媒流路３１０を下方へ向かうと共に外側へ流れる。そして、冷媒Ｗは、冷媒出口３１２から排出される。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合にも、電極端子２３１、２３２、制御端子２２を延ばす空間を充分に確保することができ、三方向にこれらの端子を延ばしている。これにより、構成部品の配置の自由度が高く、小型化が容易な電力変換装置を提供することができる。
また、本例の場合には、半導体モジュール２の下方にも、冷媒入口３１１及び冷媒出口３１２が存在しないため、半導体モジュール２の端子を下方から冷却器３の外形の外に突出させることも可能である。それ故、半導体モジュール２と接続する各種構成部品の配置の自由度を一層高めることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例６）
本例は、図１４に示すごとく、半導体モジュール２が、２個のスイッチング素子２１１を内蔵し、３本の電極端子２３１、２３２、２３３を突出形成してなる例である。
また、制御端子２２についても、２個のスイッチング素子２１１に対応して、２組形成されている。また、ダイオード２１２も２個、半導体モジュール２の本体部２０に埋設されている。
上記半導体モジュール２は、実施例１において開示した半導体モジュールを２個組合わせて一体化したものと機能上等価なものである。

また、制御端子２２及び電極端子２３１、２３２、２３３は、互いに直交する四方向に延びている。即ち、２組の制御端子２２はいずれも上方へ、電極端子２３１、２３２は本体部２０の幅方向の互いに反対向きの外方へ、また、電極端子２３３は下方へ、それぞれ延びている。
なお、本例において、例えば、電極端子２３１、２３２は電源部に接続され、電極端子２３３は回転電機に接続される。
その他は、実施例５と同様である。

本例の場合には、半導体モジュール２の数を少なくすることができ、電力変換装置１の小型化を図ることができる。
また、制御端子２２及び電極端子２３１、２３２、２３３が、互いに直交する四方向に延びているため、半導体モジュール２の周囲の空間を有効利用して、一層の電力変換装置１の小型化を図ることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例７）
本例は、図１５、図１６に示すごとく、半導体モジュール２が、２個のスイッチング素子２１１を内蔵し、３本の電極端子２３１、２３２、２３３を突出形成してなり、３本の電極端子のうちの２本の電極端子２３１、２３２を、半導体モジュール２の本体部２０の共通の辺から突出させた例である。

また、他の電極端子２３３は、本体部２０における上記２本の電極端子２３１、２３２とは反対側の辺から突出させている。
なお、本例において、例えば、電極端子２３１、２３２は電源部に接続され、電極端子２３３は回転電機に接続される。
また、冷却管３１の形状は、実施例１と同様である。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合にも、図１６に示すごとく、半導体モジュール２の数を少なくすることができ、電力変換装置１の小型化を図ることができる。
また、本発明の電力変換装置１においては、異なる三方向に端子を突出させる空間を有するため、電極端子２３１、２３２、２３３を３本有する半導体モジュール２を、容易に実装することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例８）
本例は、図１７、図１８に示すごとく、積層した冷却管３１と半導体モジュール２とに、長尺のボルト１６を貫通させ、冷却管３１と半導体モジュール２とを積層方向に挟持した電力変換装置１の例である。
即ち、図１７に示すごとく、半導体モジュール２の本体部２０における対角位置にある一対の角部付近に貫通孔２６を２個穿設する。また、冷却管３１にも、半導体モジュール２を積層したときに半導体モジュール２の貫通孔２６が位置する部分に貫通孔３６を２個設ける。

そして、図１８に示すごとく、複数の半導体モジュール２と複数の冷却管３１とを積層した状態において、２箇所の貫通孔２６、３６にボルト１６を貫通させ、ナット１６１にて締結する。これにより、冷却管３１と半導体モジュール２との密着性を高めている。
なお、積層方向の両端部の冷却管３１の外側には、当て板１６２が配置されており、該当て板１６２を介して、複数の半導体モジュール２と複数の冷却管３１とを、ボルト１６とナット１６１とによって固定している。これにより、冷却管３１の変形を防いでいる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、冷却管３１と半導体モジュール２との密着性を向上させることができる。そのため、半導体モジュール２と冷媒との熱交換効率を高めることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例９）
本例は、図１９、図２０に示すごとく、半導体モジュール２が、２個のスイッチング素子２１１を内蔵し、３本の電極端子２３１、２３２、２３３を突出形成してなり、冷却管３１と半導体モジュール２とをボルト１６によって積層方向に挟持した電力変換装置１の例である。
即ち、本例の電力変換装置１は、上記実施例７と実施例８とを組み合わせた構成を有する。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合には、上記実施例７と実施例８との双方の作用効果を奏することができる。

（実施例１０）
本例は、図２１〜図２３に示すごとく、冷媒入口３１１から導入された冷媒Ｗが厚さ方向に折り返されて冷媒出口３１２から排出されるような冷媒流路３１０を有する冷却管３１を備えた電力変換装置１の例である。
即ち、図２２、図２３に示すごとく、冷却管３１における冷媒流路３１０の上部を除いて、厚み方向の略中央部分に仕切部３１４が設けてある。そして、仕切部３１４によって仕切られた一方の冷媒流路３１０ａはその下方位置において冷媒入口３１１と連通しており（図２２参照）、他方の冷媒流路３１０はその下方位置において冷媒出口３１２と連通している（図２３参照）。

これにより、冷媒入口３１１から導入された冷媒Ｗは、図２２に示すごとく一方の冷媒流路３１０ａを上昇し、仕切部３１４を超える。その後、図２３に示すごとく、他方の冷媒流路３１０ｂを下降して、冷媒出口３１２から排出される。そして、冷媒Ｗは、上記一方の冷媒流路３１０ａを通過する間に、冷媒流路３１０ａに面して配された半導体モジュール２を冷却し、上記他方の冷媒流路３１０ｂを通過する間に、冷媒流路３１０ｂに面して配された半導体モジュール２を冷却する。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合にも、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２とを、冷却管３１の全体の中で偏った位置に集中して配置することが容易となる。これにより、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方を、中央直線Ｍによって区切られる２つの領域のうちの一方の領域に集中して存在させることが容易となる。
また、冷媒の流路方向がスイッチング素子２１１とダイオード２１２との配列方向に略直交することとなるため、両者を略均等に冷却することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例１１）
本例は、図２４、図２５に示すごとく、冷媒入口３１１から導入された冷媒Ｗが厚さ方向に折り返されて冷媒出口３１２から排出されるような冷媒流路３１０を有する冷却管３１を備え、隣合う冷却管３１が、冷媒出口３１２と冷媒入口３１１とを連結する連結管３２によって連結された電力変換装置１の例である。

図２５に示すごとく、各冷却管３１には、冷媒流路３１０の上部を除いて、厚み方向の略中央部分に仕切部３１４が設けてある。そして、仕切部３１４によって仕切られた一方の冷媒流路３１０ａはその下方位置において冷媒入口３１１と連通しており、他方の冷媒流路３１０ｂはその下方位置において冷媒出口３１２と連通している。

また、上記冷却管３１は、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２とを、互いに反対の主面に形成してなる。そして、冷却管３１を積層してなる冷却器３における冷媒Ｗの流れは、図２５に示すごとく、一つの冷却管３１を通過して冷媒出口３１２から排出された冷媒Ｗが次の冷却管３１の冷媒入口３１１から導入され、その冷却管３１の冷媒流路３１０を巡る。そして、この冷却管３１から排出された冷媒Ｗが、更に次の冷却管３１に導入される。このようにして、冷媒Ｗは、積層された冷却管３１の冷媒流路３１０を順次巡る。
つまり、実施例１〜１０における冷却器３が複数の冷却管３１を並列接続してなるのに対し、本例における冷却器３は、複数の冷却管３１を直列接続してなる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、冷却器３の構成を簡単にすることができ、製造容易な電力変換装置１を得ることができる。
また、本例の場合にも、上記実施例１０と同様に、冷媒入口３１１と冷媒出口３１２との双方を、中央直線Ｍによって区切られる２つの領域のうちの一方の領域に集中して存在させることが容易となる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例１２）
本例は、図２６〜図３０に示すごとく、上記実施例３に示した冷却管３１の内部に設けたインナーフィン３５のバリエーションの例である。
図２６、図２７に示す冷却管３１は、均一ピッチの波形状を有するインナーフィン３５を有する。

図２８に示す冷却管３１は、インナーフィン３５を複数、流路方向に隣接配置し、隣合うインナーフィン３５の波形状がオフセット状態となるように形成されている。
この場合には、インナーフィン３５に冷媒が衝突しやすく、冷媒と半導体モジュール２とが熱交換しやすい。

図２９に示す冷却管３１は、インナーフィン３５の波形状が不均一であって、中央部分が粗であり、上下の端部側が密となっている。
この場合には、インナーフィン３５の上下端部付近において熱交換しやすいが、中央部付近においては冷媒の圧力損失が小さくなり、流量を多くすることができる。

図３０に示す冷却管３１は、インナーフィン３５の波形状が不均一であって、冷媒入口３１１及び冷媒出口３１２に近い側が粗であり、遠い側が密となっている。
この場合には、冷媒入口３１１及び冷媒出口３１２から遠い部分において熱交換がしやすくなる。
その他の構成及び作用効果については、実施例３と同様である。

（実施例１３）
本例は、図３１〜図３３に示すごとく、冷却管３１の内部に設けたインナーフィン３５の上流側及び下流側における構造のバリエーションの例である。
図３１に示す冷却管３１は、インナーフィン３５の上流側及び下流側における冷媒流路３１０の輪郭をテーパ状にするテーパ部３１５を設けた例である。この場合には、冷媒入口３１１から供給される冷媒の流れは、上流側のテーパ部３１５によってインナーフィン３５に向かう流れに軌道修正される。そして、インナーフィン３５を通過した冷媒は、下流側のテーパ部３１５によって冷媒出口３１２へ向かう流れに軌道修正される。これにより、冷却管３１内における圧力損失を小さくすることができる。

図３２に示す冷却管３１は、インナーフィン３５の上流側及び下流側に、複数の点状の突起フィン３５１を設けた例である。なお、突起フィン３５１の断面形状は、後述する実施例１４における図３５、図３６に示すものと同様のものとすることができる。
この場合には、冷媒入口３１１から供給される冷媒の流れは、上流側の突起フィン３５１によって乱流となり、インナーフィン３５に導入されやすくなる。そして、インナーフィン３５を通過した冷媒は、下流側の突起フィン３５１によって乱流となり、冷媒出口３１２へ向かいやすくなる。これにより、冷却管３１内における圧力損失を小さくすることができる。

図３３に示す冷却管３１は、インナーフィン３５の上流側及び下流側に、冷媒の流れを変更させる複数のガイドフィン３５２を設けた例である。この場合には、冷媒入口３１１から供給される冷媒の流れは、上流側のガイドフィン３５２によってインナーフィン３５に向かう流れに軌道修正される。そして、インナーフィン３５を通過した冷媒は、下流側のガイドフィン３５２によって冷媒出口３１２へ向かう流れに軌道修正される。これにより、冷却管３１内における圧力損失を小さくすることができる。
その他の構成及び作用効果については、実施例３と同様である。

（実施例１４）
本例は、図３４〜図３６に示すごとく、冷却管３１の内部に設けるインナーフィンとして、実施例３に示す波形状のインナーフィン３５に代えて、点状の突起フィン３５１を用いた例である。
即ち、冷却管３１の熱交換部３１３における内部に、多数の突起フィン３５１を設けている。突起フィン３５１の形状としては、例えば円形、多角形等、種々の形状とすることができる。

また、突起フィン３５１は、アルミ又はアルミ合金等からなる板材を、部分的に打ち出すことにより、形成することができる。そして、打ち出し方向は、図３５に示すごとく，板材のベース板３５３に対して一方の面側のみとしてもよいし、ベース板３５３に対して両面側としてもよい。また、突起フィン３５１の先端は冷却管３１の内壁面に当接している。
その他は、実施例３と同様である。
本例の場合にも、冷媒と半導体モジュールとの熱交換効率を向上させることができる。

（実施例１５）
本例は、図３７〜図４０に示すごとく、冷却管３１の内部に設けるインナーフィンとして、実施例３に示す波形状のインナーフィン３５に代えて、多孔質金属３５４を用いた例である。
多孔質金属３５４としては、例えば、アルミニウムや銅などの金属粉の焼結体や発泡金属等を用いることができる。そして、多孔質金属３５４は、連続気孔を有する。

そして、図３７、図３８に示すごとく、多孔質金属３５４を、冷却管３１の熱交換部３１３における内部に配設する。
また、図３９に示すごとく、冷却管３１に接触配置される半導体モジュールに内蔵された半導体素子２１３に対応する位置の多孔質金属３５４の幅を狭くすることもできる。この場合には、冷媒流路３１０のうち半導体素子２１３に対応する位置の抵抗を小さくして、この部分における冷媒の流量を多くすることができる。これにより、効果的に半導体素子２１３の放熱を行うことができる。

また、図４０に示すごとく、半導体素子２１３に対応する位置の多孔質金属３５４の気孔率を大きくすることもできる。この場合にも、半導体素子２１３に対応する部分における冷媒の流量を多くすることができ、効果的に半導体素子２１３の放熱を行うことができる。
その他の構成及び作用効果は、実施例３と同様である。

（実施例１６）
本例は、図４１に示すごとく、冷媒出口３１２を冷媒入口３１１よりも上方に配置した例である。
即ち、実施例１（図１）に示した冷却器３を９０°回転させて、冷媒出口３１２が冷媒入口３１１の直上に位置させるようにしたものである。なお、この場合、電力変換装置１全体としても、９０°回転させた状態とする。
また、本例においては、上記実施例３に示したインナーフィン３５を冷却管３１の内部に設けている。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、上記冷却管３１の内部に空気が混入したとき、その空気を冷媒の流れに沿って円滑に上記冷媒出口３１２から排出することができる。これにより、空気の混入による冷却効率の低下を防ぐことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例１７）
本例は、図４２に示すごとく、冷却管３１の一方の面において半導体モジュール２を冷却する構成の電力変換装置１の例である。
即ち、実施例１においては、冷却管３１と半導体モジュール２とを交互に積層した構成（図２、図３参照）を採っていたが、本例の電力変換装置１は、２個一組の冷却管３１の間に半導体モジュール２を配置したユニットを、複数積層したような構成である。
なお、冷却管３１と半導体モジュール２とは、例えば、接着剤等によって固定することができる。また、バネ鋼材等によって一対の冷却管３１の外側から挟持することによって冷却管３１と半導体モジュール２とを固定することもできる。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、隣合う半導体モジュール２同士の間隔が冷却管３１の幅に制限されることがないため、制御端子２２や電極端子２３１、２３２の位置を自由に設定することができ、他の機器との位置関係の自由度を向上させることができる。
また、各冷却管３１が一方の面でのみ半導体モジュール２と熱交換を行うこととなるため、両面に半導体モジュールを配置する場合のように、一方の面に配された半導体モジュールの冷却効率が他方の面に配された半導体モジュールの熱の影響を受けるといったおそれを排除することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

実施例１における、電力変換装置の一部の説明図。 実施例１における、図１のＡ−Ａ線矢視断面相当の電力変換装置の断面図。 実施例１における、電力変換装置の平面説明図。 実施例１における、半導体モジュールと冷却管とを重ね合わせた状態の説明図。 実施例１における、半導体モジュールの正面説明図。 実施例１における、冷却管の正面説明図。 実施例２における、電力変換装置の断面図。 実施例２における、プレス成形体の断面図。 実施例３における、電力変換装置の一部の説明図。 実施例３における、図９のＢ−Ｂ線矢視断面相当の電力変換装置の断面図。 実施例４における、電力変換装置の一部の説明図。 実施例４における、図１１のＣ−Ｃ線矢視断面相当の電力変換装置の断面図。 実施例５における、半導体モジュールと冷却管とを重ね合わせた状態の説明図。 実施例６における、半導体モジュールと冷却管とを重ね合わせた状態の説明図。 実施例７における、半導体モジュールと冷却管とを重ね合わせた状態の説明図。 実施例７における、電力変換装置の断面図。 実施例８における、半導体モジュールと冷却管とを重ね合わせた状態の説明図。 実施例８における、電力変換装置の断面図。 実施例９における、半導体モジュールと冷却管とを重ね合わせた状態の説明図。 実施例９における、電力変換装置の断面図。 実施例１０における、半導体モジュールと冷却管とを重ね合わせた状態の説明図。 実施例１０における、図２１のＤ−Ｄ線矢視断面相当の電力変換装置の断面説明図。 実施例１０における、図２１のＥ−Ｅ線矢視断面相当の電力変換装置の断面説明図。 実施例１１における、半導体モジュールと冷却管とを重ね合わせた状態の説明図。 実施例１１における、図２４のＦ−Ｆ線矢視断面相当の電力変換装置の断面説明図。 実施例１２における、冷却管の正面説明図。 図２６のＪ−Ｊ線矢視断面図。 実施例１２における、冷却管の第２のバリエーションの断面説明図。 実施例１２における、冷却管の第３のバリエーションの断面説明図。 実施例１２における、冷却管の第４のバリエーションの断面説明図。 実施例１３における、冷却管の第１のバリエーションの正面説明図。 実施例１３における、冷却管の第２のバリエーションの正面説明図。 実施例１３における、冷却管の第３のバリエーションの正面説明図。 実施例１４における、冷却管の正面説明図。 図３４のＫ−Ｋ線矢視断面の第１のバリエーションの説明図。 図３４のＫ−Ｋ線矢視断面の第２のバリエーションの説明図。 実施例１５における、冷却管の第１のバリエーションの正面説明図。 図３７のＬ−Ｌ線矢視断面図。 実施例１５における、冷却管の第２のバリエーションの正面説明図。 実施例１５における、冷却管の第３のバリエーションの正面説明図。 実施例１６における、冷却管の正面説明図。 実施例１７における、電力変換装置の断面説明図。 従来例における、電力変換装置の説明図。 他の従来例における、電力変換装置の説明図。 図４３のＧ−Ｇ線矢視断面図。 図４４のＨ−Ｈ線矢視断面図。

符号の説明

１ 電力変換装置
２ 半導体モジュール
２０ 本体部
３ 冷却器
３１ 冷却管
３１１ 冷媒入口
３１２ 冷媒出口

Claims (17)

1. 半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを両主面から冷却するための冷却器とを有する電力変換装置であって、
   上記冷却器は、上記半導体モジュールの両主面に配される複数の冷却管と、該複数の冷却管の冷媒入口同士及び冷媒出口同士を連結し或いは上記冷媒入口と上記冷媒出口とを連結する連結部とを有し、
   上記冷媒入口と上記冷媒出口との双方は、これらが形成された上記冷却管の表面に接触する上記半導体モジュールの本体部の幾何学的重心を通過する中央直線によって区切られる２つの領域のうちの一方の領域に集中して存在していることを特徴とする電力変換装置。
2. 半導体素子を内蔵する複数の半導体モジュールと、該半導体モジュールを両主面から冷却するための冷却器とを有する電力変換装置であって、
   上記冷却器は、上記半導体モジュールの両主面に配される複数の冷却管と、該複数の冷却管の冷媒入口同士及び冷媒出口同士を連結し或いは上記冷媒入口と上記冷媒出口とを連結する連結部とを有し、
   上記半導体モジュールは、該半導体モジュールを制御する制御回路部に接続される複数の制御端子と、制御される電力を入出させる複数の電極端子とを、上記本体部の端面から突出して設けてなり、
   上記複数の制御端子と上記複数の電極端子とは、互いに異なる三方向以上に延びていることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１において、上記半導体モジュールは、上記半導体素子を制御する制御回路部に接続される複数の制御端子と、制御される電力を入出させる複数の電極端子とを、上記本体部の端面から突出して設けてなり、上記複数の制御端子と上記複数の電極端子とは、互いに異なる三方向以上に延びていることを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項２又は３において、上記複数の制御端子と上記複数の電極端子とは、互いに反対向きの二方向とその二方向に直交する一方向以上に延びていることを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項４において、上記半導体モジュールの本体部は長方形状を有し、その長方形の異なる３個以上の辺に対応する端面に、上記複数の制御端子と上記複数の電極端子とが突出形成されていることを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項５において、上記冷媒入口と上記冷媒出口との双方は、これらが形成された上記冷却管の表面に接触する上記半導体モジュールの上記本体部の一つの辺を含む直線よりも外側の領域に集中して存在していることを特徴とする電力変換装置。
7. 請求項４〜６のいずれか一項において、上記電極端子は、互いに反対向きの二方向に延びており、上記制御端子は、上記電極端子とは直交する方向に延びていることを特徴とする電力変換装置。
8. 請求項２〜７のいずれか一項において、上記冷媒入口と上記冷媒出口との双方は、これらが形成された上記冷却管の表面に接触する上記半導体モジュールの本体部の幾何学的重心を通過する中央直線によって区切られる２つの領域のうち、上記制御端子が存在しない方の領域に集中して存在していることを特徴とする電力変換装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項において、上記冷却管は、プレス成形された複数の金属板を組合わせることにより形成されていることを特徴とする電力変換装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項において、上記冷却管は、内部にインナーフィンを設けていることを特徴とする電力変換装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項において、上記半導体モジュールは、複数の上記半導体素子を内蔵してなり、該複数の半導体素子は、上記冷却管の冷媒流路の方向に対して直交する方向に並列配置されていることを特徴とする電力変換装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項において、上記冷却管は、冷媒流路が略Ｕ字状に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項において、上記冷媒入口及び上記冷媒出口は、上記冷却管における上記冷媒入口と上記冷媒出口との間の冷媒流路を構成する熱交換部よりも上方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項において、上記冷媒出口は、上記冷媒入口よりも上方に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項において、上記半導体モジュールは、上記半導体素子として、少なくとも２個のスイッチング素子を内蔵してなり、少なくとも３本の上記電極端子を突出形成してなることを特徴とする電力変換装置。
16. 請求項１５において、上記複数の制御端子及び上記複数の電極端子は、互いに直交する四方向に延びていることを特徴とする電力変換装置。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項において、上記冷却管は、上記冷媒入口から導入された冷媒が厚さ方向に折り返されて上記冷媒出口から排出されるような流路を有していることを特徴とする電力変換装置。

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