JP6724876B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置に関する。
従来、下記の特許文献１に、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両に搭載される電力変換装置が開示されている。この電力変換装置は、直流電力と交流電力との間で電力変換を行うものであり、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュールが互いに積層されてなる半導体積層ユニットと、平滑用のコンデンサと、昇圧用のリアクトルと、を備えている。
この電力変換装置において、発熱部品である半導体積層ユニットに対しては隣接する２つの半導体モジュールの間に冷媒が流れる第１冷媒流通路が設けられている。また、別の発熱部品であるコンデンサに対しては半導体積層ユニットとの間に第１冷媒流通路に連通する第２冷媒流通路が設けられている。これにより、第１冷媒流通路を流れる冷媒によって半導体積層ユニットの各半導体モジュールが冷却され、更に第１冷媒流通路から第２冷媒流通路へと流れる冷媒によってコンデンサが冷却されるようになっている。
特開２０１５−５３７７６号公報
ところで、この種の電力変換装置の設計に際しては、上記のような電力変換装置のような半導体積層ユニット及びコンデンサの冷却のみならず、リアクトルを含めた発熱部品を効率良く冷却することによって冷却性能を向上させたいという要請がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、発熱部品に対する冷却性能を向上させることができる電力変換装置を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、
いずれも半導体素子（４）を内蔵した複数の半導体モジュール（３）が互いに積層方向（Ｘ）に積層されてなる半導体積層ユニット（２）と、
直流電圧を昇圧する昇圧回路（３１）を構成するリアクトル（１１）と、
上記複数の半導体モジュールに電気的に接続されたコンデンサ（７）と、
を備え、
上記半導体積層ユニットと上記リアクトルと上記コンデンサのそれぞれに冷媒流通路（２１，２３，２５）が設けられており、且つ上記リアクトルと上記コンデンサが互いに隣接して配置されており、
上記コンデンサの上記冷媒流通路は、上記積層方向と直交する上下方向（Ｚ）について上記コンデンサのコンデンサ素子（８）の下方に配置され且つ上記積層方向に延びており、
上記リアクトルの上記冷媒流通路は、上記コンデンサ素子に対向して配置された対向流通路（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）を有し、上記対向流通路が上記コンデンサの上記冷媒流通路に沿って上記積層方向に延びている、電力変換装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１）、
にある。
上記の電力変換装置において、発熱部品の１つであるリアクトルの冷媒流通路を流れる冷媒は、リアクトル自体を冷却する機能に加えて、このリアクトルに隣接して配置されたコンデンサをも冷却する機能を果たす。同様に、別の発熱部品であるコンデンサの冷媒流通路を流れる冷媒は、コンデンサ自体を冷却する機能に加えて、このコンデンサに隣接して配置されたリアクトルをも冷却する機能を果たす。即ち、リアクトル及びコンデンサの一方の冷媒流通路を流れる冷媒が他方の冷却を兼務している。このため、リアクトル及びコンデンサのそれぞれを専用の冷媒流通路を流れる冷媒のみで冷却する場合に比べて効率良く冷却することができる。
以上のごとく、上記態様によれば、発熱部品に対する冷却性能を向上させることができる電力変換装置を提供できる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
実施形態１の電力変換装置の概要を示す平面図。 図１のII−II線矢視断面図。 図１中の半導体積層ユニットを半導体モジュールの積層方向から視た図。 実施形態１の電力変換装置のインバータ回路図。 実施形態１の電力変換装置の冷却構造を模式的に示す図。 実施形態２の電力変換装置の冷却構造を模式的に示す図。 実施形態３の電力変換装置の冷却構造を模式的に示す図。 実施形態４の電力変換装置の冷却構造を模式的に示す図。 実施形態５の電力変換装置の冷却構造を模式的に示す図。 実施形態６の電力変換装置の冷却構造を模式的に示す図。 実施形態７の電力変換装置の冷却構造を模式的に示す図。
以下、電力変換装置に係る実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、本明細書の図面では、特に断わらない限り、半導体積層ユニットを構成する複数の半導体モジュールの積層方向を矢印Ｘで示し、その積層方向と直交する直交方向を矢印Ｙで示し、積層方向Ｘ及び直交方向Ｙの両方に直交する上下方向（「高さ方向」ともいう。）を矢印Ｚで示すものとする。
（実施形態１）
図１に示されるように、実施形態１にかかる電力変換装置１は、ケース１ａ内に半導体積層ユニット２と、複数のリアクトル１１と、コンデンサ７と、コンバータ９（図４参照）と、制御回路基板１０と、を収容している。この電力変換装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、直流の電源電力を駆動用モータの駆動に必要な交流電力に変換するインバータとして用いられる。
半導体積層ユニット２は、いずれも半導体素子４を内蔵した複数の半導体モジュール３が互いに積層方向Ｘに積層されてなる。また、この半導体積層ユニット２は、複数の冷却管６を有する冷却器５を備えている。この半導体積層ユニット２において、複数の半導体モジュール３と冷却器５の複数の冷却管６とが積層方向Ｘに交互に積層配置されている。即ち、各半導体モジュール３は、２つの冷却管６によって積層方向Ｘの両側面から挟持されている。
なお、この半導体積層ユニット２における半導体モジュール３の積層数は必要に応じて適宜に設定することができる。
半導体積層ユニット２には、冷媒が流通する冷媒流通路２１が設けられている。この冷媒流通路２１は、入口ヘッダー部２１ａと、複数の冷却部２１ｂと、出口ヘッダー部２１ｃと、によって構成されている。
入口ヘッダー部２１ａは、積層方向Ｘに延在する流路であり、その上流側が流入管１ｂに連通し、且つその下流側が複数の冷却管６のそれぞれの入口部分に連通するように構成されている。冷却部２１ｂは、入口ヘッダー部２１ａと出口ヘッダー部２１ｃとの間で直交方向Ｙに延在する流路として構成されている。出口ヘッダー部２１ｃは、入口ヘッダー部２１ａと平行に積層方向Ｘに延在する流路であり、複数の冷却管６のそれぞれの出口部分に連通し且つ接続管１４に連通するように構成されている。
流入管１ｂから流入する冷媒として、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート（登録商標）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等を用いるのが好ましい。
複数のリアクトル１１は、互いに積層方向Ｘに積層されている。即ち、リアクトル１１が半導体モジュール３の積層方向Ｘと同方向に積層されている。各リアクトル１１は、インダクタを利用して電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する機能を有する電子部品であり、通電により磁束を発生するコイル１３をケース１２内に収容している。複数のリアクトル１１は、半導体モジュール３とともに電力変換装置１のインバータ回路（後述のインバータ回路３０）を、より具体的には半導体モジュール３への入力電圧である直流電圧を昇圧する昇圧回路（後述の昇圧回路３１）を構成している。
なお、このリアクトル１１の数は必要に応じて適宜に設定することができる。
複数のリアクトル１１には、冷媒が流通する冷媒流通路２３が設けられている。この冷媒流通路２３は、入口ヘッダー部２３ａと、複数の冷却部２３ｂと、出口ヘッダー部２３ｃと、によって構成されている。
入口ヘッダー部２３ａは、積層方向Ｘに延在する流路であり、接続管１４の冷媒流通路２２を通じて冷媒流通路２１の出口ヘッダー部２１ｃに連通するように構成されている。冷却部２３ｂは、入口ヘッダー部２３ａと出口ヘッダー部２３ｃとの間で直交方向Ｙに延在する流路として構成されている。出口ヘッダー部２３ｃは、コイル１３を挟んで入口ヘッダー部２３ａと平行に積層方向Ｘに延在する流路であり、接続管１５の入口部に連通するように構成されている。
コンデンサ７は、複数の半導体モジュール３に電気的に接続されている。このコンデンサ７には、後述の昇圧回路３１において直流電源から供給される電流に含まれるノイズ電流を除去するためのコンデンサ７ａと、この昇圧回路３１で昇圧された直流電圧を平滑化するためのコンデンサ７ｂと、が含まれている。コンデンサ７ａは、フィルタコンデンサとも称呼され、コンデンサ７ｂは、平滑コンデンサとも称呼される。これらのコンデンサ７ａ，７ｂのコンデンサ素子８がケース８ａ内に収容されている。コンデンサ７を、コンデンサ７ａ及びコンデンサ７ｂを備えたコンデンサモジュールということもできる。
このコンデンサ７には、冷媒が流通する冷媒流通路２５が設けられている。この冷媒流通路２５は、上下方向Ｚについてコンデンサ素子８の下方に配置されている（図２参照）。このため、コンデンサ７を冷却するための構造を簡素化することができる。
また、このコンデンサ７の冷媒流通路２５は、その上流側が接続管１５の出口部に連通し、且つその下流側が流出管１ｃに連通するように構成されている。本構成によれば、接続管１５の冷媒流通路２４を通じて冷媒流通路２５に流入した冷媒は、この冷媒流通路２５を流出管１ｃに向けて流れた後に、この流出管１ｃから流出する。このとき、コンデンサ７で生じた熱が冷媒流通路２５を流れる冷媒側へと移動することによって、このコンデンサ７が冷却される。
上記の電力変換装置１において、複数のリアクトル１１は、半導体積層ユニット２に対して積層方向Ｘに隣接して配置されている。また、コンデンサ７は、積層方向Ｘに延在しており、積層方向Ｘと直交する直交方向Ｙについて複数のリアクトル１１と半導体積層ユニット２の双方に空間部１６を隔てて対向して配置されている。このため、複数のリアクトル１１とコンデンサ７が直交方向Ｙについて互いに隣接して配置されている。
図２に示されるように、リアクトル１１のための冷媒流通路２３を構成する入口ヘッダー部２３ａは、直交方向Ｙについて空間部１６を隔ててコンデンサ７のコンデンサ素子８の側方に対向して配置された対向流通路となる。このような配置によれば、コンデンサ素子８は、リアクトル１１側の入口ヘッダー部２３ａを流れる冷媒との間の熱交換によって冷却される。即ち、リアクトル１１のコイル１３の冷却に使用する入口ヘッダー部２３ａの冷媒を、コンデンサ７のコンデンサ素子８の冷却にも使用できる。
また、コンデンサ７の冷媒流通路２５は、直交方向Ｙについて空間部１６を隔てて複数のリアクトル１１に対向して配置されている。このような配置によれば、リアクトル１１は、コンデンサ７側の冷媒流通路２５を流れる冷媒との間の熱交換によって冷却される。即ち、コンデンサ７のコンデンサ素子８の冷却に使用する冷媒流通路２５の冷媒を、リアクトル１１のコイル１３の冷却にも使用できる。
図３に示されるように、半導体モジュール３は、直流電力を交流電力に変換するＩＧＢＴ等の半導体素子４を内蔵している。この半導体モジュール３には、制御回路基板１０に電気的に接続された複数の制御端子４ａと、電力供給用のパワー端子４ｂと、が設けられている。制御回路基板１０は、パワー端子４ｂから半導体モジュール３に供給された直流電力を交流電力に変換するために、半導体素子４のスイッチング動作を制御するように構成されている。
図４に示されるように、電力変換装置１のインバータ回路３０において、複数の半導体モジュール３のそれぞれに内蔵されている半導体素子４のスイッチング動作（オンオフ動作）が制御回路基板１０によって制御されて、直流電源である電源Ｂ１の直流電力が交流電力に変換される。複数の半導体モジュール３は、半導体モジュール３ａと、半導体モジュール３ｂに分類される。
本実施形態では、コンデンサ７ａ、リアクトル１１及び半導体モジュール３ａによって、インバータ回路３０の昇圧部３１が構成されている。この昇圧部３１は、電源Ｂ１の電圧を昇圧する機能を有する。
一方で、コンデンサ７ｂ及び半導体モジュール３ｂによって、インバータ回路３０の変換部３２が構成されている。この変換部３２は、昇圧部３１で昇圧された後の直流電力を交流電力に変換する機能を有する。変換部３２で得られた交流電力によって、車両走行用の三相交流モータＭが駆動される。
図４では、説明の便宜上、この昇圧部３１を１つのみ記載しているが、実際は、図１中のリアクトル１１の数に応じて複数の昇圧部３１が並列接続されている。また、図４では、インバータ回路３０が２つの変換部３２を備え、これに応じて２つの三相交流モータＭが駆動される場合について記載しているが、これに代えて変換部３２の数を１つにし、これに応じて１つの三相交流モータＭが駆動される構造を採用することもできる。
コンバータ９は、電源Ｂ１に接続されており、この電源Ｂ１の電圧を降圧して、電源Ｂ１よりも低圧の補助バッテリＢ２を充電するのに用いられる。補助バッテリＢ２は、車両に搭載される各種機器の電源として使用される。
なお、上記のインバータ回路３０を構成する各要素の数や配置については、図４に示されるものに限定されるものではなく、必要に応じて適宜に変更が可能である。
ここで、上記電力変換装置１における冷媒の流れについて図５を参照しながら説明する。この説明では、積層方向Ｘのうちの一方向を第１方向Ｄ１とし他方向を第２方向Ｄ２とする。また、直交方向Ｙのうちの一方向を第３方向Ｄ３とし他方向を第４方向Ｄ４とする。
なお、図５では、説明の便宜上、半導体積層ユニット２を簡略化して示し、複数のリアクトル１１を１つのリアクトル１１として簡略化して示している。このため、半導体積層ユニット２及びリアクトル１１のそれぞれにおける冷媒流通路の構造が図１中の冷媒流通路の構造と異なっている。
図５に示されるように、冷媒は流入管１ｂから流出管１ｃに至るまでの冷媒の経路を連続的に流れる。この冷媒の経路において、半導体積層ユニット２の冷媒流通路２１と、リアクトル１１の冷媒流通路２３と、コンデンサ７の冷媒流通路２５が連通するように構成されている。本構成によれば、３つの発熱部品の冷却のための冷媒を兼用することができ、そのための冷媒流通路の構造を簡素化することができる。
流入管１ｂから流入した冷媒は、先ず半導体積層ユニット２の冷媒流通路２１を流れる。
この冷媒流通路２１では、流入管１ｂから流入した冷媒が入口ヘッダー部２１ａを複数の冷却部２１ｂに分岐しながら第１方向Ｄ１へと流れる。そして、冷却部２１ｂの冷媒は、出口ヘッダー部２１ｃに向けて第３方向Ｄ３へと流れる。このとき、半導体モジュール３で生じた熱が冷却部２１ｂを流れる冷媒側へと移動することによって、この半導体モジュール３が冷却される。冷却部２１ｂを流れた冷媒は合流しながら出口ヘッダー部２１ｃを接続管１４に向けて第１方向Ｄ１へと流れる。
冷媒流通路２１の出口ヘッダー部２１ｃで合流した冷媒は、接続管１４の冷媒流通路２２を流れた後にリアクトル１１の冷媒流通路２３に流入する。
この冷媒流通路２３では、接続管１４の冷媒流通路２２から流入した冷媒は、入口ヘッダー部２３ａを複数の冷却部２３ｂに分岐しながら第１方向Ｄ１へと流れる。このため、冷媒流通路２１の出口ヘッダー部２１ｃから接続管１４を通じて冷媒流通路２３の入口ヘッダー部２３ａまで第１方向Ｄ１の直線的な冷媒流れが形成される。
そして、冷却部２３ｂの冷媒は、出口ヘッダー部２３ｃに向けて第４方向Ｄ４へと流れる。このとき、リアクトル１１のコイル１３で生じた熱が冷却部２３ｂを流れる冷媒側へと移動することによって、このリアクトル１１が冷却される。冷却部２３ｂを流れた冷媒は合流しながら出口ヘッダー部２３ｃを接続管１５に向けて第１方向Ｄ１へと流れる。
冷媒流通路２３の出口ヘッダー部２３ｃで合流した冷媒は、接続管１５の冷媒流通路２４を流れて第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２へ方向変換した後にコンデンサ７の冷媒流通路２５に流入する。
この冷媒流通路２５では、接続管１５の冷媒流通路２４から流入した冷媒が流出管１ｃに向けて第２方向Ｄ２へと流れた後、流出管１ｃから流出する。このとき、コンデンサ７のコンデンサ素子８で生じた熱が冷媒流通路２５を流れる冷媒側へと移動することによって、このコンデンサ素子８が冷却される。
次に、実施形態１の作用効果について説明する。
上記の電力変換装置１において、リアクトル１１とコンデンサ７が直交方向Ｙについて互いに隣接して配置されているため、リアクトル１１の冷媒流通路２３を流れる冷媒は、リアクトル１１自体を冷却する機能に加えて、このリアクトル１１に隣接して配置されたコンデンサ７をも冷却する機能を果たす。また、コンデンサ７の冷媒流通路２５を流れる冷媒は、コンデンサ７自体を冷却する機能に加えて、このコンデンサ７に隣接して配置されたリアクトル１１をも冷却する機能を果たす。即ち、リアクトル１１及びコンデンサ７の一方の冷媒流通路を流れる冷媒が他方の冷却を兼務している。
更に、リアクトル１１が半導体積層ユニット２に対して積層方向Ｘに隣接して配置され、コンデンサ７が直交方向Ｙについてリアクトル１１と半導体積層ユニット２の双方に対向して配置されているため、半導体積層ユニット２、リアクトル１１及びコンデンサ７のそれぞれを専用の冷媒流通路を流れる冷媒のみで冷却する場合に比べて効率良く冷却することができる。
従って、発熱部品に対する冷却性能を向上させることができる電力変換装置１を提供できる。なお、冷却性能の向上に際しては、空間部１６の直交方向Ｙの寸法を小さく抑えるのが好ましい。
また、上記の電力変換装置１において、コンデンサ７の冷媒流通路２５がコンデンサ素子８の下方に配置され、且つリアクトル１１の冷媒流通路２３を構成する入口ヘッダー部２３ａがコンデンサ素子８の側方に対向して配置されている。このため、コンデンサ素子８をその下方及び側方の双方向から冷却することで、このコンデンサ素子８に対する冷却性能を高めることができる。
以下、上記の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明を省略する。
（実施形態２）
実施形態２の電力変換装置１０１は、リアクトル１１の冷媒流通路２３の構造が、実施形態１の電力変換装置１のものと相違している。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
図６に示されるように、実施形態２では、冷媒流通路２３を構成する入口ヘッダー部２３ａと出口ヘッダー部２３ｃのそれぞれの位置が実施形態１の場合と逆になっている。即ち、入口ヘッダー部２３ａは、出口ヘッダー部２３ｃを挟んでコンデンサ７とは反対側に設けられている。
これにより、冷媒流通路２１の出口ヘッダー部２１ｃから接続管１４を通じて冷媒流通路２３の入口ヘッダー部２３ａまで第１方向Ｄ１の直線的な冷媒流れが形成される。
実施形態２の電力変換装置１０１によれば、冷媒流通路２３における冷媒の経路を変更してリアクトル１１を冷却することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
（実施形態３）
実施形態３の電力変換装置２０１は、半導体積層ユニット２の冷媒流通路２１、リアクトル１１の冷媒流通路２３、接続管１４のそれぞれの構造が、実施形態１の電力変換装置１のものと相違している。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
図７に示されるように、実施形態３では、冷媒流通路２１を構成する入口ヘッダー部２１ａと出口ヘッダー部２１ｃのそれぞれの位置が実施形態１の場合と逆になっている。即ち、入口ヘッダー部２１ａは、出口ヘッダー部２１ｃを挟んでコンデンサ７とは反対側に設けられている。
また、冷媒流通路２３を構成する入口ヘッダー部２３ａと出口ヘッダー部２３ｃのそれぞれの位置が実施形態１の場合と逆になっている。即ち、出口ヘッダー部２３ｃは、入口ヘッダー部２３ａを挟んでコンデンサ７とは反対側に設けられている。
更に、接続管１４は、その入口部が出口ヘッダー部２１ｃの積層方向Ｘの両端部のうち図７中の左側の端部に接続され、且つその出口部が入口ヘッダー部２３ａの図７中の右側の端部に接続されている。
これにより、冷媒流通路２１においては、冷却部２１ｂの冷媒が出口ヘッダー部２１ｃに向けて第４方向Ｄ４へと流れ、出口ヘッダー部２１ｃの冷媒が接続管１４の入口部に向けて第２方向Ｄ２へと流れる。また、冷媒流通路２３においては、入口ヘッダー部２３ａの冷媒が接続管１４の出口部から第２方向Ｄ２へと流れ、冷却部２３ｂの冷媒が出口ヘッダー部２３ｃに向けて第３方向Ｄ３へと流れる。
実施形態３の電力変換装置２０１によれば、冷媒流通路２１における冷媒の経路を変更して半導体積層ユニット２を冷却することができ、また冷媒流通路２３における冷媒の経路を変更してリアクトル１１を冷却することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
（実施形態４）
実施形態４の電力変換装置３０１は、半導体積層ユニット２の冷媒流通路２１、リアクトル１１とその冷媒流通路２３、接続管１４、接続管１５のそれぞれの構造が、実施形態１の電力変換装置１のものと相違している。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
図８に示されるように、実施形態４では、冷媒流通路２１を構成する入口ヘッダー部２１ａと出口ヘッダー部２１ｃのそれぞれの位置が実施形態１の場合と逆になっている。即ち、出口ヘッダー部２１ｃは、入口ヘッダー部２１ａを挟んでコンデンサ７とは反対側に設けられている。
また、リアクトル１１は直交方向Ｙに積層されている。このため、リアクトル１１のための冷媒流通路２３において、入口ヘッダー部２３ａ及び出口ヘッダー部２３ｃは、直交方向Ｙに互いに平行に延在し且つ入口ヘッダー部２３ａが半導体積層ユニット２側に配置されており、且つ冷却部２３ｂは、入口ヘッダー部２３ａと出口ヘッダー部２３ｃとの間で積層方向Ｘに延在している。
また、接続管１４は、その入口部が出口ヘッダー部２１ｃの積層方向Ｘの両端部のうち図８中の左側の端部に接続され、且つその出口部が出口ヘッダー部２３ｃの直交方向Ｙの両端部のうち図８中の下側の端部に接続されている。
更に、接続管１５は、その入口部が出口ヘッダー部２３ｃの直交方向Ｙの両端部のうち図８中の下側の端部に接続されている。
これにより、冷媒流通路２１においては、冷却部２１ｂの冷媒が出口ヘッダー部２１ｃに向けて第４方向Ｄ４へと流れ、出口ヘッダー部２１ｃの冷媒が接続管１４の入口部に向けて第２方向Ｄ２へと流れる。また、冷媒流通路２３においては、入口ヘッダー部２３ａの冷媒が接続管１４の出口部から第３方向Ｄ３へと流れ、冷却部２３ｂの冷媒が出口ヘッダー部２３ｃに向けて第１方向Ｄ１へと流れ、出口ヘッダー部２３ｃの冷媒が接続管１５の入口部に向けて第４方向Ｄ４へと流れる。
実施形態４の電力変換装置３０１によれば、冷媒流通路２１における冷媒の経路を変更して半導体積層ユニット２を冷却することができ、また直交方向Ｙに積層されたリアクトル１１を冷媒流通路２３の冷媒で冷却することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
（実施形態５）
実施形態５の電力変換装置４０１は、流入管１ｂから流出管１ｃに至るまでの冷媒の経路が実施形態１の電力変換装置１のものと相違している。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
図９に示されるように、実施形態５では、流入管１ｂから流入した冷媒は、先ずリアクトル１１の冷媒流通路２３に流れ、その後に半導体積層ユニット２の冷媒流通路２１に流れる。
冷媒流通路２３では、流入管１ｂから流入した冷媒が入口ヘッダー部２３ａを複数の冷却部２３ｂに分岐しながら第２方向Ｄ２へと流れる。また、冷却部２３ｂの冷媒は、出口ヘッダー部２３ｃに向けて第３方向Ｄ３へと流れる。そして、冷却部２１ｂを流れた冷媒は合流しながら出口ヘッダー部２３ｃを接続管１４に向けて第２方向Ｄ２へと流れる。
冷媒流通路２１では、接続管１４の冷媒流通路２２から流入した冷媒は、入口ヘッダー部２１ａを複数の冷却部２１ｂに分岐しながら第２方向Ｄ２へと流れる。また、冷却部２１ｂの冷媒は、出口ヘッダー部２１ｃに向けて第４方向Ｄ４へと流れる。そして、冷却部２１ｂを流れた冷媒は合流しながら出口ヘッダー部２１ｃを接続管１５に向けて第２方向Ｄ２へと流れる。
実施形態５の電力変換装置４０１によれば、流入管１ｂから流出管１ｃに至るまでの冷媒の経路において、リアクトル１１、半導体積層ユニット２、コンデンサ７の順番での冷却が可能になる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
（実施形態６）
実施形態６の電力変換装置５０１は、コンデンサ７の配置が実施形態１の電力変換装置１のものと相違している。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
図１０に示されるように、実施形態６では、コンデンサ７は、積層方向Ｘの寸法が、即ちケース８ａ（図１参照）の積層方向Ｘの寸法が実施形態１の場合よりも短い。そして、このコンデンサ７は、直交方向Ｙについてリアクトル１１に空間部１６を隔てて対向して配置されている一方で、半導体積層ユニット２には対向していない。
実施形態６の電力変換装置５０１によれば、リアクトル１１に対するコンデンサ７の配置を変更することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
（参考例）
参考例の電力変換装置６０１は、半導体積層ユニット２、リアクトル１１及びコンデンサ７のそれぞれの配置が実施形態１の電力変換装置１のものと相違している。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
図１１に示されるように、参考例では、半導体積層ユニット２は、積層方向Ｘの寸法が実施形態１の場合よりも長く、コンデンサ７は、積層方向Ｘの寸法が実施形態１の場合よりも短い。そして、リアクトル１１とコンデンサ７が積層方向Ｘについて互いに隣接して配置されている。
参考例の電力変換装置６０１によれば、半導体積層ユニット２、リアクトル１１及びコンデンサ７のそれぞれの配置を変更することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
上記の実施形態では、リアクトル１１とコンデンサ７が積層方向Ｘや直交方向Ｙについて互いに隣接して配置される場合について例示したが、これに代えて、リアクトル１１とコンデンサ７が上下方向Ｚについて互いに隣接して配置される構造を採用することもできる。
上記の実施形態では、コンデンサ７の冷媒流通路２５が上下方向Ｚについてコンデンサ素子８の下方に配置される場合について例示したが、これに代えて或いは加えて、冷媒流通路２５に相当する冷媒流通路をコンデンサ素子８の上方や側方に配置することもできる。
上記の実施形態では、半導体積層ユニット２とリアクトル１１とコンデンサ７のそれぞれの冷媒流通路が連通している場合について例示したが、これに代えて、これら３つの発熱部品の全ての冷媒流通路が連通していない構造や、いずれか２つの発熱部品の冷媒流通路のみが連通している構造を採用することもできる。
上記の実施形態において、半導体積層ユニット２における冷媒流通路２１の構造や配置、リアクトル１１における冷媒流通路２３の構造や配置を、必要に応じて変更することもできる。
１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１ 電力変換装置
２ 半導体積層ユニット
３ 半導体モジュール
４ 半導体素子
７ コンデンサ
８ コンデンサ素子
１１ リアクトル
２１，２３，２５ 冷媒流通路
２３ａ 入口ヘッダー部（対向流通路）
３１ 昇圧回路
Ｘ 積層方向
Ｙ 直交方向

Claims (3)

  1. いずれも半導体素子（４）を内蔵した複数の半導体モジュール（３）が互いに積層方向（Ｘ）に積層されてなる半導体積層ユニット（２）と、
    直流電圧を昇圧する昇圧回路（３１）を構成するリアクトル（１１）と、
    上記複数の半導体モジュールに電気的に接続されたコンデンサ（７）と、
    を備え、
    上記半導体積層ユニットと上記リアクトルと上記コンデンサのそれぞれに冷媒流通路（２１，２３，２５）が設けられており、且つ上記リアクトルと上記コンデンサが互いに隣接して配置されており、
    上記コンデンサの上記冷媒流通路は、上記積層方向と直交する上下方向（Ｚ）について上記コンデンサのコンデンサ素子（８）の下方に配置され且つ上記積層方向に延びており、
    上記リアクトルの上記冷媒流通路は、上記コンデンサ素子に対向して配置された対向流通路（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）を有し、上記対向流通路が上記コンデンサの上記冷媒流通路に沿って上記積層方向に延びている、電力変換装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１）。
  2. 上記リアクトルは、上記半導体積層ユニットに対して上記積層方向に隣接して配置され、上記コンデンサは、上記積層方向及び上記上下方向の両方と直交する直交方向（Ｙ）について上記リアクトルと上記半導体積層ユニットの双方に対向して配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 上記半導体積層ユニットと上記リアクトルと上記コンデンサのそれぞれの上記冷媒流通路が連通している、請求項１または２に記載の電力変換装置。
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