JP7111268B1 - 冷却器及び半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却器を小型化する。【解決手段】冷却器１００は、Ｙ方向に延在する本体部１２０を備え、本体部１２０は、半導体モジュール２００が配置される外面ＯＦａ、及び、外面ＯＦａとは反対側の内面ＩＦａを含む外壁１２２ａと、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒が流入する流入路ＦＰ１と、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒を流出させる流出路ＦＰ２と、内面ＩＦａを壁面の一部とする複数の冷却流路ＦＰ３とを備え、複数の冷却流路ＦＰ３は、Ｙ方向に配列され、かつ、Ｙ方向に交差するＸ方向に延在し、外面ＯＦａに垂直なＺ方向において、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と、外壁１２２ａとの間に位置し、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とをＸ方向に連通する。【選択図】図１

Description

本発明は、冷却器及び半導体装置に関する。
直流電力を交流電力に変換する電力変換装置等の半導体装置が知られている。例えば、特許文献１には、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路、及び、電力変換回路に含まれるスイッチング素子を冷却する冷却器等を有する電力変換装置が開示されている。冷却器は、例えば、冷却水等の冷媒を用いてスイッチング素子等の発熱デバイスを冷却する。また、例えば、特許文献２には、発熱デバイスに対して熱的に結合された熱伝達プレートを冷却流体を用いて冷却することにより、発熱デバイスを冷却する構成が開示されている。
特開２０２１－１４１７２９号公報 特開２０２０－０７３８４５号公報
上述のような、半導体装置では、冷却器の小型化が求められている。以上の事情を考慮して、本発明のひとつの態様は、冷却器の小型化を目的のひとつとする。
本発明の好適な態様に係る冷却器は、第１方向に延在する冷却本体部を備え、前記冷却本体部は、発熱体が配置される第１面、及び、前記第１面とは反対側の第２面を含む冷却壁と、前記第１方向に延在し、一端から冷媒が流入する第１流路と、前記第１方向に延在し、一端から前記冷媒を流出させる第２流路と、前記第２面を壁面の一部とする複数の冷却流路とを備え、前記複数の冷却流路は、前記第１方向に配列され、かつ、前記第１方向に交差する第２方向に延在し、前記第１面に垂直な第３方向において、前記第１流路及び前記第２流路と、前記冷却壁との間に位置し、前記複数の冷却流路の各々は、前記第１流路と前記第２流路とを前記第２方向に連通する。
本発明の好適な他の態様に係る冷却器は、第１方向に延在する冷却本体部を備え、前記冷却本体部は、発熱体が配置される第１面、及び、前記第１面とは反対側の第２面を含む冷却壁と、前記第１方向に延在し、一端から冷媒が流入する第１流路と、前記第１方向に延在し、一端から前記冷媒を流出させる第２流路と、前記第２面を壁面の一部とする複数の冷却流路とを備え、前記複数の冷却流路は、前記第１方向に配列され、かつ、前記第１方向に交差する第２方向に延在し、前記複数の冷却流路の各々は、前記第１流路と前記第２流路とを前記第２方向に連通する。
本発明の好適な態様に係る半導体装置は、上述の冷却器を備える。
実施形態に係る電力変換装置の要部を模式的に示す分解斜視図である。 図１に示されたヘッダー部を説明するための説明図である。 図１に示された本体部を説明するための説明図である。 図１に示された本体部を説明するための別の説明図である。 対比例に係る電力変換装置の一例を説明するための説明図である。 電力変換装置全体の概略的な内部構造の一例を示す斜視図である。 第１変形例に係る電力変換装置の一例を説明するための説明図である。 第２変形例に係る電力変換装置の一例を説明するための説明図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
Ａ．実施形態
以下、本発明の実施形態を説明する。先ず、図１を参照しながら、実施形態に係る電力変換装置１０の概要の一例について説明する。
図１は、実施形態に係る電力変換装置１０の要部を模式的に示す分解斜視図である。
なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する３軸の直交座標系を導入する。以下では、Ｘ軸の矢印の指す方向は＋Ｘ方向と称され、＋Ｘ方向の反対方向は－Ｘ方向と称される。Ｙ軸の矢印の指す方向は＋Ｙ方向と称され、＋Ｙ方向の反対方向は－Ｙ方向と称される。また、Ｚ軸の矢印の指す方向は＋Ｚ方向と称され、＋Ｚ方向の反対方向は－Ｚ方向と称される。以下では、＋Ｙ方向及び－Ｙ方向を特に区別することなく、Ｙ方向と称し、＋Ｘ方向及び－Ｘ方向を、特に区別することなく、Ｘ方向と称する場合がある。また、＋Ｚ方向及び－Ｚ方向を、特に区別することなく、Ｚ方向と称する場合がある。
＋Ｙ方向及び－Ｙ方向の各々は、「第１方向」の一例であり、＋Ｘ方向及び－Ｘ方向の各々は、「第２方向」の一例であり、＋Ｚ方向及び－Ｚ方向の各々は、「第３方向」の一例である。また、以下では、特定の方向から対象物をみることを、平面視と称する場合がある。
電力変換装置１０としては、例えば、インバータ及びコンバータ等の任意のパワー半導体装置を採用することができる。なお、電力変換装置１０は、「半導体装置」の一例である。本実施形態では、電力変換装置１０として、電力変換装置１０に入力される直流電力を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の交流電力に変換するパワー半導体装置を想定する。
例えば、電力変換装置１０は、直流電力を交流電力に変換する３つの半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗと、半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗを冷却する冷却器１００とを有する。半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗは、「発熱体」の一例である。
半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗの各々は、例えば、スイッチング素子等のパワー半導体素子を含むパワー半導体チップを樹脂ケースに収容したパワー半導体モジュールである。スイッチング素子としては、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）及びＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等が該当する。
半導体モジュール２００ｕは、例えば、入力端子２０２ｕ及び２０４ｕと、出力端子２０６ｕと、複数の制御端子２０８ｕとを有する。例えば、半導体モジュール２００ｕは、入力端子２０２ｕ及び２０４ｕに入力される直流電力を３相の交流電力のうちのＵ相の交流電力に変換し、Ｕ相の交流電力を出力端子２０６ｕから出力する。例えば、入力端子２０２ｕの電位は、入力端子２０４ｕの電位よりも高い。具体的には、直流電力にはＰ相とＮ相とがあり、例えば、入力端子２０２ｕにＰ相の電力が入力され、入力端子２０４ｕにＮ相の電力が入力される。また、複数の制御端子２０８ｕには、半導体モジュール２００ｕが有するスイッチング素子等の動作を制御するための制御信号が入力される。
半導体モジュール２００ｖ及び２００ｗの各々は、３相の交流電力のうちのＶ相又はＷ相の交流電力を出力することを除いて、半導体モジュール２００ｕと同様である。例えば、半導体モジュール２００ｖは、入力端子２０２ｖ及び２０４ｖと出力端子２０６ｖと複数の制御端子２０８ｖとを有し、Ｖ相の交流電力を出力端子２０６ｖから出力する。また、例えば、半導体モジュール２００ｗは、入力端子２０２ｗ及び２０４ｗと出力端子２０６ｗと複数の制御端子２０８ｗとを有し、Ｗ相の交流電力を出力端子２０６ｗから出力する。
以下では、半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗを、半導体モジュール２００と総称する場合がある。また、入力端子２０２ｕ、２０２ｖ及び２０２ｗを入力端子２０２と総称し、入力端子２０４ｕ、２０４ｖ及び２０４ｗを入力端子２０４と総称し、出力端子２０６ｕ、２０６ｖ及び２０６ｗを出力端子２０６と総称する場合がある。
冷却器１００は、Ｙ方向に延在する本体部１２０と、本体部１２０に冷媒を供給する供給管１６０と、本体部１２０から冷媒を排出する排出管１６２と、供給管１６０及び排出管１６２と本体部１２０とを接続するヘッダー部１４０とを有する。なお、図１の破線の矢印は、冷媒の流れの一例を示す。本実施形態では、冷媒が水等の液体である場合を想定する。
本体部１２０は、「冷却本体部」の一例である。図１では、本体部１２０の概要を説明する。本体部１２０の詳細については、後述の図３及び図４において説明される。また、ヘッダー部１４０については、後述の図２において説明される。
本体部１２０は、例えば、Ｙ方向に延在する直方体に形成された中空の構造体である。例えば、本体部１２０は、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒が流入する流入路ＦＰ１と、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒を流出させる流出路ＦＰ２と、複数の冷却流路ＦＰ３とを有する。なお、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２の各々の他端（＋Ｙ方向の端部）は、外壁１２２ｅにより画定される。流入路ＦＰ１は、「第１流路」の一例であり、流出路ＦＰ２は、「第２流路」の一例である。
また、本体部１２０は、半導体モジュール２００が配置される外壁１２２ａを有する。外壁１２２ａは、半導体モジュール２００が配置される外面ＯＦａ、及び、外面ＯＦａとは反対側の内面ＩＦａを含む。内面ＩＦａは、複数の冷却流路ＦＰ３の壁面の一部である。なお、外壁１２２ａは、「冷却壁」の一例であり、外面ＯＦａは、「第１面」の一例であり、内面ＩＦａは、「第２面」の一例である。
複数の冷却流路ＦＰ３は、Ｙ方向に配列され、かつ、Ｙ方向に交差するＸ方向に延在する。複数の冷却流路ＦＰ３の各々の一端及び他端は、外壁１２２ｃ及び１２２ｄによりそれぞれ画定される。また、例えば、本体部１２０は、Ｙ方向に配列され、かつ、Ｘ方向に延在する複数の隔壁１２４ｃを有する。複数の冷却流路ＦＰ３のうちの互いに隣接する２つの冷却流路ＦＰ３は、当該２つの冷却流路ＦＰ３の間に位置する隔壁１２４ｃにより、互いに仕切られる。
なお、図１では、冷媒の流れを分かり易くするために、複数の隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａから離して記載されているが、本実施形態では、図４に示されるように、複数の隔壁１２４ｃが外壁１２２ａと一体に形成される場合を想定する。隔壁１２４ｃは、「第３隔壁」の一例である。なお、隔壁１２４ｃの数は複数に限定されない。例えば、冷却流路ＦＰ３の数が２つの場合、隔壁１２４ｃの数は１つでもよい。
また、複数の冷却流路ＦＰ３は、外面ＯＦａに垂直なＺ方向において、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と、外壁１２２ａとの間に位置する。そして、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とをＸ方向に連通する。
冷却器１００は、外壁１２２ａの内面ＩＦａを壁面の一部とする複数の冷却流路ＦＰ３を流れる冷媒により、外壁１２２ａの外面ＯＦａに配置された半導体モジュール２００を冷却する。例えば、半導体モジュール２００に発生した熱は、外壁１２２ａを介して冷媒に放熱される。
ここで、本体部１２０は、熱伝導性に優れる材料で形成される。本体部１２０の具体的な構成材料としては、例えば、銅、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金等の金属が挙げられる。また、ヘッダー部１４０、供給管１６０及び排出管１６２は、例えば、本体部１２０と同一材料で形成される。すなわち、ヘッダー部１４０、供給管１６０及び排出管１６２の具体的な構成材料としては、例えば、銅、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金等の金属が挙げられる。なお、ヘッダー部１４０、供給管１６０及び排出管１６２の一部又は全部は、本体部１２０と異なる材料で形成されてもよい。
なお、本体部１２０の形状は、Ｙ方向に延在する直方体に限定されない。例えば、－Ｙ方向からの平面視における本体部１２０の形状は、曲線を有する形状でもよい。すなわち、外壁１２２ｃ及び１２２ｄは、湾曲していてもよい。
次に、図２を参照しながら、ヘッダー部１４０について説明する。
図２は、図１に示されたヘッダー部１４０を説明するための説明図である。なお、図２の第１平面図は、＋Ｚ方向から平面視した冷却器１００及び半導体モジュール２００の平面図であり、第２平面図は、－Ｙ方向から平面視した冷却器１００及び半導体モジュール２００の平面図である。また、図２のＡ１－Ａ２断面図は、第１平面図におけるＡ１－Ａ２線に沿う冷却器１００の断面図である。なお、図２では、図を見やすくするために、入力端子２０２ｕ等の符号の記載が省略されている。図２以降の図においても、入力端子２０２ｕ等の符号の記載は適宜省略される。
ヘッダー部１４０は、例えば、流入路ＦＰ１と連通する開口、流出路ＦＰ２と連通する開口、供給口Ｈｉ及び排出口Ｈｏを有する中空の直方体である。
供給口Ｈｉ及び排出口Ｈｏは、第２平面図に示されるように、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１４２ｅに形成された貫通孔である。なお、「略平行」等は、誤差を含む概念である。例えば、「略平行」とは、設計上平行であればよい。外壁１４２ｅには、供給管１６０及び排出管１６２が接続される。例えば、供給管１６０は、供給管１６０内の流路が供給口Ｈｉと連通するように、外壁１４２ｅに接続され、排出管１６２は、排出管１６２内の流路が排出口Ｈｏと連通するように、外壁１４２ｅに接続される。
また、Ａ１－Ａ２断面図に示されるように、ヘッダー部１４０は、外壁１４２ｅの他に、Ｘ－Ｙ平面に略平行な外壁１４２ａ及び１４２ｂと、Ｙ－Ｚ平面に略平行な外壁１４２ｃ及び１４２ｄと、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１４２ｆ及び１４２ｇとを有する。さらに、ヘッダー部１４０は、Ｙ－Ｚ平面に略平行な隔壁１４４を有する。
外壁１４２ｆ及び１４２ｇは、例えば、外壁１４２ｅから＋Ｙ方向に離れて配置され、本体部１２０の外壁１２２ｃ及び１２２ｄにそれぞれ接続される。そして、供給口Ｈｉから流入路ＦＰ１までの流路と、流出路ＦＰ２から排出口Ｈｏまでの流路とを仕切る隔壁１４４が、Ｘ方向において本体部１２０の外壁１２２ｃ及び１２２ｄ間に配置される。例えば、隔壁１４４は、外壁１４２ａ及び１４２ｂと、本体部１２０の複数の隔壁１２４ｃのうち最もヘッダー部１４０に近い隔壁１２４ｃと、本体部１２０の隔壁１２４ａと、図３において後述する本体部１２０の隔壁１２４ｂとに接続される。
なお、ヘッダー部１４０の形状は、図２に示される形状に限定されない。例えば、－Ｙ方向からの平面視におけるヘッダー部１４０の形状は、曲線を有する形状でもよい。すなわち、外壁１４２ｃ及び１４２ｄは、湾曲していてもよい。
次に、図３及び図４を参照しながら、本体部１２０について説明する。
図３は、図１に示された本体部１２０を説明するための説明図である。なお、図３は、図２の第１平面図に示されたＢ１－Ｂ２線に沿う電力変換装置１０の断面図である。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。また、半導体モジュール２００の断面図では、半導体モジュール２００に含まれるスイッチング素子等の要素の記載が省略されている。図３以降に示される半導体モジュール２００の断面図においても、半導体モジュール２００に含まれるスイッチング素子等の要素の記載が省略される。
本体部１２０は、図１において説明された外壁１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ及び１２２ｅと隔壁１２４ｃとの他に、隔壁１２４ａ及び１２４ｂを有する。隔壁１２４ａは、「第１隔壁」の一例であり、隔壁１２４ｂは、「第２隔壁」の一例である。以下では、外壁１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ及び１２２ｅを、外壁１２２と総称する場合がある。
隔壁１２４ａは、外壁１２２ａ及び１２２ｂ間に配置される。すなわち、隔壁１２４ａは、外壁１２２ａから－Ｚ方向に間隔を空けて配置される。本実施形態では、隔壁１２４ａが、外壁１２２ａと略平行である場合を想定する。例えば、隔壁１２４ａの面のうち、外壁１２２ａの内面ＩＦａに対向する面ＳＦａ１は、外壁１２２ａの内面ＩＦａと略平行である。なお、隔壁１２４ａの面ＳＦａ１は、外壁１２２ａの内面ＩＦａと平行でなくてもよい。例えば、隔壁１２４ａの面ＳＦａ１は、面ＳＦａ１の＋Ｘ方向の縁部が外壁１２２ａから遠ざかるように、傾斜していてもよい。
外壁１２２ａ及び１２２ｂ間に配置された隔壁１２４ａは、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切り、かつ、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切る。なお、隔壁１２４ａの＋Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｃの内面ＩＦｃとの間には、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。同様に、隔壁１２４ａの－Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間には、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。すなわち、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、一端で流入路ＦＰ１に連通し、他端で流出路ＦＰ２に連通する。
隔壁１２４ｂは、外壁１２２ｃ及び１２２ｄ間に配置され、隔壁１２４ａ及び外壁１２２ｂに接続される。例えば、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ１は、隔壁１２４ｂの面のうち、外壁１２２ｃの内面ＩＦｃに対向する面であり、外壁１２２ｃの内面ＩＦｃと略平行である。また、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ２は、隔壁１２４ｂの面のうち、外壁１２２ｄの内面ＩＦｄに対向する面であり、外壁１２２ｄの内面ＩＦｄと略平行である。
外壁１２２ｃ及び１２２ｄ間に配置された隔壁１２４ｂは、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とを仕切る。例えば、隔壁１２４ａの面ＳＦａ２、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ１、及び、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂ１は、流入路ＦＰ１の壁面の一部である。また、隔壁１２４ａの面ＳＦａ３、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ２、及び、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂ２は、流出路ＦＰ２の壁面の一部である。なお、隔壁１２４ａの面ＳＦａ２は、面ＳＦａ１の反対側の面のうち、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分であり、隔壁１２４ａの面ＳＦａ３は、面ＳＦａ１の反対側の面のうち、隔壁１２４ｂよりも－Ｘ方向の部分である。また、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂ１は、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂのうち、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分であり、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂ２は、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂのうち、隔壁１２４ｂよりも－Ｘ方向の部分である。
隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａに略垂直な壁であり、Ｘ方向に延在する。例えば、隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａと外壁１２２ａとの間に配置され、外壁１２２ａ、１２２ｃ及び１２２ｄと隔壁１２４ａとに接続される。すなわち、本実施形態では、隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａと外壁１２２ａとの両方に接続されている。なお、隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａと外壁１２２ａとのうちの一方のみに接続されてもよい。複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、例えば、複数の隔壁１２４ｃのうちの互いに隣接する隔壁１２４ｃ間に形成される。また、外壁１２２ａの内面ＩＦａ及び隔壁１２４ａの面ＳＦａ１は、複数の冷却流路ＦＰ３の壁面の一部である。
本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３の壁面の一部である内面ＩＦａを含む外壁１２２ａの外面ＯＦａに半導体モジュール２００が配置される。これにより、例えば、半導体モジュール２００で発生した熱は、半導体モジュール２００の表面のうちの外壁１２２ａの外面ＯＦａに対向する面から複数の冷却流路ＦＰ３内の冷媒に伝達される。所謂、片面冷却により、半導体モジュール２００が冷却される。図３では、特に図示していないが、半導体モジュール２００と外壁１２２ａの外面ＯＦａとの間には、熱伝導性のグリス、熱伝導性の接着剤、熱伝導性のシート及びはんだ等のＴＩＭ（Thermal Interface Material）が介在してもよい。
また、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３がＺ方向において流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と外壁１２２ａとの間に位置するため、半導体モジュール２００の端子（例えば、入力端子２０２、２０４及び出力端子２０６等）のＺ方向に空間を確保することができる。例えば、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２は、複数の冷却流路ＦＰ３を仕切る隔壁１２４ｃよりも－Ｚ方向に位置する。これにより、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々の一端を画定する外壁１２２ｃの内面ＩＦｃを流入路ＦＰ１の壁面の一部とし、複数の冷却流路ＦＰ３の各々の他端を画定する外壁１２２ｄの内面ＩＦｄを流出路ＦＰ２の壁面の一部とすることができる。この場合、半導体モジュール２００の端子のＺ方向に空間が確保されるため、半導体モジュール２００の端子に配線等を容易に接続することができる。
図４は、図１に示された本体部１２０を説明するための別の説明図である。なお、図４の平面図は、＋Ｚ方向から平面視した冷却器１００の平面図である。また、図４のＣ１－Ｃ２断面図は、図４の平面図におけるＣ１－Ｃ２線に沿う冷却器１００の断面図であり、図４のＤ１－Ｄ２断面図は、図４の平面図におけるＤ１－Ｄ２線に沿う冷却器１００の断面図である。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。
供給管１６０から流入路ＦＰ１に流入した冷媒は、複数の冷却流路ＦＰ３のいずれかに流入する。そして、複数の冷却流路ＦＰ３に流入した冷媒と半導体モジュール２００との間で熱交換が行われる。また、複数の冷却流路ＦＰ３に流入した冷媒は、流出路ＦＰ２に流れる。そして、流出路ＦＰ２に流入した冷媒は、排出管１６２から排出される。このように、本実施形態では、流入路ＦＰ１から複数の冷却流路ＦＰ３に流入する新鮮な冷媒により、半導体モジュール２００を冷却することができる。新鮮な冷媒とは、例えば、半導体モジュール２００との熱交換が行われる前の冷媒、又は、半導体モジュール２００との熱交換が行われる前の冷媒とほぼ同じ温度の冷媒等である。
また、本実施形態では、Ｃ１－Ｃ２断面図及びＤ１－Ｄ２断面図に示されるように、複数の隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａと一体に形成される。例えば、外壁１２２ａ及び複数の隔壁１２４ｃが互いに一体に形成された構造物と冷媒との接触面積は、複数の隔壁１２４ｃが接続されていない場合の外壁１２２ａと冷媒との接触面積よりも大きい。このため、本実施形態では、半導体モジュール２００から外壁１２２ａを介して冷媒に熱を伝達させる場合の熱伝達の効率を向上させることができる。
図４では、外壁１２２ｅのうち、外壁１２２ａと一体に形成される部分は、外壁１２２ｅａとも称され、外壁１２２ｅのうち、外壁１２２ｅａ以外の部分は、外壁１２２ｅｂとも称される。
なお、複数の隔壁１２４ｃ等の製造方法は、特に限定されない。例えば、外壁１２２ａと一体に形成された複数の隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａに接続されてもよいし、隔壁１２４ａに接続されなくてもよい。また、例えば、複数の隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａと一体に形成されなくてもよい。この場合、複数の隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａと一体に形成されてもよい。隔壁１２４ａと一体に形成された複数の隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａに接続されてもよいし、外壁１２２ａに接続されなくてもよい。あるいは、外壁１２２ａ及び隔壁１２４ａとは別に形成された複数の隔壁１２４ｃが、外壁１２２ａ及び隔壁１２４ａの一方又は両方に接続されてもよい。
次に、電力変換装置１０と対比される形態として、半導体モジュール２００を両面から冷却する形態（以下、対比例とも称する）について、図５を参照しながら、説明する。
図５は、対比例に係る電力変換装置１０Ｚの一例を説明するための説明図である。なお、図５では、電力変換装置１０Ｚの斜視図、平面図及び断面図が示されている。図５の平面図は、＋Ｘ方向から平面視した電力変換装置１０Ｚの平面図である。また、図５のＺ１－Ｚ２断面図は、図５の斜視図におけるＺ１－Ｚ２線に沿う電力変換装置１０Ｚの断面図である。なお、図５のＺ１－Ｚ２断面図では、－Ｙ方向から見た場合の供給管１６０及び排出管１６２の位置に対応する部分を破線で示している。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。
電力変換装置１０Ｚは、例えば、３つの半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗと、半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗを冷却する冷却器１００Ｚとを有する。冷却器１００Ｚは、Ｙ方向に延在する多穴管１１０ｉ及び１１０ｏと、多穴管１１０ｉに冷媒を供給する供給管１６０と、多穴管１１０ｏから冷媒を排出する排出管１６２と、ヘッダー部１４０Ｚ及び１５０とを有する。
ヘッダー部１４０Ｚは、供給管１６０と多穴管１１０ｉとを接続し、かつ、排出管１６２と多穴管１１０ｏとを接続する。例えば、ヘッダー部１４０Ｚは、多穴管１１０ｉの端部が挿通される開口、多穴管１１０ｏの端部が挿通される開口、供給口Ｈｉ及び排出口Ｈｏを有する中空の直方体である。また、ヘッダー部１４０Ｚは、外壁１４２Ｚにより画定される空間ＳＰを、空間ＳＰｉと空間ＳＰｏとに仕切る隔壁１４４Ｚを有する。
多穴管１１０ｉは、複数の冷却流路ＦＰｉを有する。例えば、多穴管１１０ｉは、両端が開口している中空の直方体である。多穴管１１０ｉの一端は、ヘッダー部１４０Ｚに接続され、多穴管１１０ｉの他端は、ヘッダー部１５０に接続される。また、多穴管１１０ｉは、Ｙ方向に延在し、かつ、Ｘ方向に配列される複数の隔壁１１４ｉを有する。複数の隔壁１１４ｉは、外壁１１２ｉにより画定される空間を、Ｙ方向に延在する複数の冷却流路ＦＰｉに仕切る。複数の冷却流路ＦＰｉは、ヘッダー部１４０Ｚの空間ＳＰｉを介して、供給管１６０内の流路と連通する。すなわち、複数の冷却流路ＦＰｉには、供給管１６０から冷媒が流入する。
多穴管１１０ｏは、複数の冷却流路ＦＰｏを有する。例えば、多穴管１１０ｏは、両端が開口している中空の直方体である。多穴管１１０ｏの一端は、ヘッダー部１４０Ｚに接続され、多穴管１１０ｏの他端は、ヘッダー部１５０に接続される。また、多穴管１１０ｏは、Ｙ方向に延在し、かつ、Ｘ方向に配列される複数の隔壁１１４ｏを有する。複数の隔壁１１４ｏは、外壁１１２ｏにより画定される空間を、Ｙ方向に延在する複数の冷却流路ＦＰｏに仕切る。複数の冷却流路ＦＰｏは、ヘッダー部１４０Ｚの空間ＳＰｏを介して、排出管１６２内の流路と連通する。すなわち、複数の冷却流路ＦＰｏから排出管１６２に、冷媒が排出される。
ヘッダー部１５０は、複数の冷却流路ＦＰｉと複数の冷却流路ＦＰｏとを連通する。例えば、ヘッダー部１５０は、多穴管１１０ｉの端部が挿通される開口、及び、多穴管１１０ｏの端部が挿通される開口を有する中空の直方体である。複数の冷却流路ＦＰｉに流入した冷媒は、ヘッダー部１５０内の空間を介して、複数の冷却流路ＦＰｏに流入する。
半導体モジュール２００は、多穴管１１０ｉと多穴管１１０ｏとの間に配置される。これにより、半導体モジュール２００は、両面から冷却される。なお、冷却器１００Ｚでは、複数の冷却流路ＦＰｉが冷却器１００Ｚの長手方向であるＹ方向に延在する。このため、例えば、供給口Ｈｉから遠い位置に配置された半導体モジュール２００ｗとの間で熱交換が行われる冷媒の温度は、供給口Ｈｉに近い位置に配置された半導体モジュール２００ｕとの間で熱交換が行われる冷媒の温度に比べて高い。従って、冷却器１００Ｚでは、半導体モジュール２００ｗの冷却効率は、半導体モジュール２００ｕの冷却効率に比べて低下する。
これに対し、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３は、冷却器１００の短手方向であるＸ方向に延在する。このため、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々の一端と他端との冷媒の温度差を、対比例の冷却器１００Ｚに比べて、小さくすることができる。また、本実施形態では、冷却器１００の長手方向であるＹ方向に配列された複数の冷却流路ＦＰ３の各々には、半導体モジュール２００との熱交換が行われる前の冷媒等の新鮮な冷媒が流入路ＦＰ１から流入する。この結果、本実施形態では、供給口Ｈｉから遠い位置に配置された半導体モジュール２００ｗの冷却効率が低下することを抑制することができる。すなわち、本実施形態では、半導体モジュール２００の冷却効率を向上させることができる。
また、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３による片面冷却により半導体モジュール２００を冷却するため、複数の冷却流路ＦＰｉに流入した冷媒を複数の冷却流路ＦＰｏに流すためのヘッダー部１５０を設ける必要がない。このため、本実施形態では、冷却器１００のＹ方向の大きさを、冷却器１００Ｚに比べて小さくすることができる。すなわち、本実施形態では、冷却器１００を小型化することができる。この結果、本実施形態では、電力変換装置１０を小型化することができる。
次に、図６を参照しながら、電力変換装置１０全体の概略的な内部構造について説明する。
図６は、電力変換装置１０全体の概略的な内部構造の一例を示す斜視図である。
電力変換装置１０は、図１等に示された冷却器１００及び半導体モジュール２００の他に、コンデンサ３００、制御基板４００、筐体５００、入力コネクタ５２０及び出力コネクタ５４０等を有する。コンデンサ３００は、半導体モジュール２００の入力端子２０２及び２０４間に印加される直流電圧を平滑化する。制御基板４００には、半導体モジュール２００を制御する制御回路等が設けられる。筐体５００は、冷却器１００、半導体モジュール２００、コンデンサ３００及び制御基板４００等の電力変換装置１０の内部部品を収納する。また、筐体５００には、入力コネクタ５２０及び出力コネクタ５４０が設けられている。例えば、図示されない直流電源から入力コネクタ５２０を介して、半導体モジュール２００の入力端子２０２及び２０４間に直流電圧が印加される。また、例えば、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の交流電力が半導体モジュール２００の出力端子２０６から出力コネクタ５４０を介して、図示されない外部装置（例えば、モータ）に出力される。
なお、電力変換装置１０の構成は、図６に示される例に限定されない。例えば、本実施形態では、半導体モジュール２００が片面から冷却されるため、冷却器１００のＺ方向の大きさを小さくすることができる。このため、本実施形態では、半導体モジュール２００の＋Ｚ方向に他の部材等を配置する空間が確保される。例えば、制御基板４００は、＋Ｚ方向からの平面視において、一部が半導体モジュール２００に重なるように配置されてもよい。この場合、電力変換装置１０のＺ方向の大きさが大きくなることを抑制しつつ、電力変換装置１０のＸ方向の大きさを小さくすることができる。
以上、本実施形態では、電力変換装置１０は、冷却器１００を有する。冷却器１００は、Ｙ方向に延在する本体部１２０を有する。本体部１２０は、半導体モジュール２００が配置される外面ＯＦａ、及び、外面ＯＦａとは反対側の内面ＩＦａを含む外壁１２２ａを有する。さらに、本体部１２０は、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒が流入する流入路ＦＰ１と、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒を流出させる流出路ＦＰ２と、内面ＩＦａを壁面の一部とする複数の冷却流路ＦＰ３とを有する。複数の冷却流路ＦＰ３は、Ｙ方向に配列され、かつ、Ｙ方向に交差するＸ方向に延在する。また、複数の冷却流路ＦＰ３は、外面ＯＦａに垂直なＺ方向において、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と、外壁１２２ａとの間に位置する。そして、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とをＸ方向に連通する。
このように、本実施形態では、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とをＸ方向に連通する複数の冷却流路ＦＰ３を流れる冷媒により、半導体モジュール２００が冷却される。従って、本実施形態では、流入路ＦＰ１に流入された冷媒を流出路ＦＰ２に流す流路を、冷却流路ＦＰ３とは別に形成する必要がない。従って、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３を形成する構造体（例えば、外壁１２２ａ等）とは別に、流入路ＦＰ１に流入された冷媒を流出路ＦＰ２に流す流路を形成する構造体（例えば、図５に示されたヘッダー部１５０に対応する構造体）を設ける必要がない。この結果、本実施形態では、冷却器１００を小型化することができる。また、本実施形態では、冷却器１００を小型化することができるため、冷却器１００を含む電力変換装置１０を小型化することができる。
また、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３は、本体部１２０の長手方向であるＹ方向に配列され、かつ、本体部１２０の短手方向であるＸ方向に延在する。例えば、複数の冷却流路ＦＰ３の各々には、半導体モジュール２００との熱交換が行われる前の冷媒等の新鮮な冷媒が流入路ＦＰ１から流入する。従って、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３における流入路ＦＰ１の一端に近い部分の冷却効率と流入路ＦＰ１の他端に近い部分の冷却効率との差が大きくなることを抑制することができる。この結果、本実施形態では、半導体モジュール２００全体に対する冷却効率を向上させることができる。
また、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３がＺ方向において流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と外壁１２２ａとの間に位置するため、半導体モジュール２００の端子に配線等を接続する場合に、本体部１２０が干渉することを抑制することができる。例えば、半導体モジュール２００のうち、Ｚ方向からの平面視において外壁１２２ａからはみ出る端子（例えば、入力端子２０２、２０４及び出力端子２０６等）のＺ方向に空間を確保することができる。この結果、本実施形態では、半導体モジュール２００の端子に配線等を容易に接続することができる。
また、本実施形態では、本体部１２０は、隔壁１２４ａと、隔壁１２４ｂと、１以上の隔壁１２４ｃとを有する。隔壁１２４ａは、外壁１２２ａからＺ方向に間隔を空けて配置され、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切り、かつ、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切る。隔壁１２４ｂは、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とを仕切る。隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａと外壁１２２ａとの間に配置され、Ｘ方向に延在し、複数の冷却流路ＦＰ３のうちの互いに隣接する冷却流路ＦＰ３を仕切る。このように、本実施形態では、Ｚ方向において流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と外壁１２２ａとの間に位置する複数の冷却流路ＦＰ３を、隔壁１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃにより、容易に形成することができる。
また、本実施形態では、隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａ及び外壁１２２ａの両方に接続されている。これにより、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々に、他の冷却流路ＦＰ３において半導体モジュール２００との熱交換が行われた冷媒が流入することを抑制することができる。この結果、本実施形態では、半導体モジュール２００との熱交換が行われる前の冷媒等の新鮮な冷媒を流入路ＦＰ１から複数の冷却流路ＦＰ３の各々に流入させることができるため、複数の冷却流路ＦＰ３の各々において冷却効率を向上させることができる。
なお、本実施形態では、隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａ及び外壁１２２ａのうちの一方のみに接続されてもよい。この場合、複数の隔壁１２４ｃを容易に形成することができる。例えば、複数の隔壁１２４ｃが接続された外壁１２２ａが、本体部１２０の他の外壁１２２（例えば、外壁１２２ｃ及び１２２ｄ等）に接続されることにより、本体部１２０が形成されてもよい。この場合、外壁１２２ａに接続された複数の隔壁１２４ｃの一部又は全部は、隔壁１２４ａに接してもよいし、隔壁１２４ａに接しなくてもよい。あるいは、複数の隔壁１２４ｃが接続された隔壁１２４ａが形成されてもよい。この場合、隔壁１２４ａに接続された複数の隔壁１２４ｃの一部又は全部は、隔壁１２４ａに接してもよいし、隔壁１２４ａに接しなくてもよい。
Ｂ：変形例
以上に例示した実施形態は多様に変形され得る。前述の実施形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で併合してもよい。
Ｂ１：第１変形例
上述した実施形態では、ヘッダー部１４０を有する冷却器１００を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、冷却器１００は、ヘッダー部１４０を有さなくてもよい。
図７は、第１変形例に係る電力変換装置１０Ａの一例を説明するための説明図である。なお、図７では、電力変換装置１０Ａの斜視図、Ｂ１－Ｂ２断面図及びＣ１－Ｃ２断面図が示されている。図７のＢ１－Ｂ２断面図は、図７の斜視図におけるＢ１－Ｂ２線に沿う電力変換装置１０Ａの断面図である。また、図７のＣ１－Ｃ２断面図は、図７の斜視図におけるＣ１－Ｃ２線に沿う冷却管１２０Ａ及び半導体モジュール２００の断面図である。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。図１から図６において説明された要素と同様の要素については、同様の符号が付され、詳細な説明は省略される。
電力変換装置１０Ａは、例えば、３つの半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗと、半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗを冷却する冷却器１００Ａとを有する。冷却器１００Ａは、Ｙ方向に延在する本体部１０２と、供給管１６０と、排出管１６２とを有する。電力変換装置１０Ａは、「半導体装置」の別の例であり、本体部１０２は、「冷却本体部」の別の例である。
本体部１０２は、Ｙ方向に配列され、かつＸ方向に延在する複数の冷却流路ＦＰ３を含む冷却管１２０Ａと、Ｙ方向に延在する流入路ＦＰ１を含む輸送管１３０Ａｉと、Ｙ方向に延在する流出路ＦＰ２を含む輸送管１３０Ａｏとを有する。
冷却管１２０Ａは、例えば、Ｘ－Ｙ平面に略平行な外壁１２２ａ及び１２２ｂと、Ｙ－Ｚ平面に略平行な外壁１２２ｃ及び１２２ｄと、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１２２ｅ及び１２２ｆとを有する。なお、外壁１２２ｂの＋Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｃとの間には、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。同様に、外壁１２２ｂの－Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｄとの間には、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。すなわち、冷却管１２０Ａは、流入路ＦＰ１と連通する開口、及び、流出路ＦＰ２と連通する開口を有する中空の直方体である。
また、冷却管１２０Ａは、Ｘ方向に延在し、かつ、Ｙ方向に配列される複数の隔壁１２４ｃを有する。複数の隔壁１２４ｃの各々は、例えば、Ｘ－Ｚ平面に略平行な壁であり、外壁１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ及び１２２ｄに接続される。なお、複数の隔壁１２４ｃの各々は、外壁１２２ａ及び１２２ｂの一方と、外壁１２２ｃ及び１２２ｄとに接続されてもよい。複数の隔壁１２４ｃにより、冷却管１２０Ａ内の空間が複数の冷却流路ＦＰ３に仕切られる。冷却管１２０Ａにおいても、半導体モジュール２００が配置される外壁１２２ａの内面ＩＦａが、複数の冷却流路ＦＰ３の壁面の一部となる。
輸送管１３０Ａｉは、例えば、Ｘ－Ｙ平面に略平行な外壁１３２ａｉ及び１３２ｂｉと、Ｙ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｃｉ及び１３２ｄｉと、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｅｉ及び１３２ｆｉとを有する。なお、外壁１３２ａｉの－Ｘ方向の縁部と外壁１３２ｄｉとの間には、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。また、外壁１３２ｅｉには、外壁１３２ｅｉを貫通する供給口Ｈｉが形成されている。すなわち、輸送管１３０Ａｉは、複数の冷却流路ＦＰ３と連通する開口、及び、供給口Ｈｉを有する中空の直方体である。
輸送管１３０Ａｏは、例えば、Ｘ－Ｙ平面に略平行な外壁１３２ａｏ及び１３２ｂｏと、Ｙ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｃｏ及び１３２ｄｏと、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｅｏ及び１３２ｆｏとを有する。なお、外壁１３２ａｏの＋Ｘ方向の縁部と外壁１３２ｄｏとの間には、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。また、外壁１３２ｅｏには、外壁１３２ｅｏを貫通する排出口Ｈｏが形成されている。すなわち、輸送管１３０Ａｏは、複数の冷却流路ＦＰ３と連通する開口、及び、排出口Ｈｏを有する中空の直方体である。
冷却管１２０Ａは、輸送管１３０Ａｉの外壁１３２ａｉ及び１３２ｄｉと、輸送管１３０Ａｏの外壁１３２ａｏ及び１３２ｄｏとに接続される。これにより、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とをＸ方向に連通する。また、本変形例においても、複数の冷却流路ＦＰ３は、Ｚ方向において、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と、外壁１２２ａとの間に位置する。
なお、冷却管１２０Ａ、輸送管１３０Ａｉ及び輸送管１３０Ａｏの各々の形状は、Ｙ方向に延在する直方体に限定されない。例えば、－Ｙ方向からの平面視における輸送管１３０Ａｉ及び１３０Ａｏの各々の形状は、曲線を有する形状でもよい。同様に、－Ｙ方向からの平面視における冷却管１２０Ａの形状は、曲線を有する形状でもよい。
また、輸送管１３０Ａｉの外壁１３２ｂｉは、輸送管１３０Ａｏの外壁１３２ｂｏと一体に形成されてもよい。この場合、輸送管１３０Ａｉ及び１３０Ａｏは、外壁１３２ｄｉ及び１３２ｄｏの代わりに、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とを仕切る共通の隔壁（例えば、図３に示された隔壁１２４ａと同様の隔壁）を有してもよい。
以上、本変形例においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本変形例では、ヘッダー部１４０が設けられていないため、冷却器１００ＡのＹ方向の大きさを小さくすることができる。
Ｂ２：第２変形例
上述した変形例では、Ｚ方向において流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と外壁１２２ａとの間に複数の冷却流路ＦＰ３が位置する場合を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、複数の冷却流路ＦＰ３の壁面の一部となる内面ＩＦａを含む外壁１２２ａは、Ｚ方向において、輸送管１３０Ａｉの外壁１３２ａ及び１３２ｂｉ間に位置してもよい。
図８は、第２変形例に係る電力変換装置１０Ｂの一例を説明するための説明図である。なお、図８では、電力変換装置１０Ｂの斜視図、Ｂ１－Ｂ２断面図及びＣ１－Ｃ２断面図が示されている。図８のＢ１－Ｂ２断面図は、図８の斜視図におけるＢ１－Ｂ２線に沿う電力変換装置１０Ｂの断面図である。また、図８のＣ１－Ｃ２断面図は、図８の斜視図におけるＣ１－Ｃ２線に沿う冷却管１２０Ｂ及び半導体モジュール２００の断面図である。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。図１から図７において説明された要素と同様の要素については、同様の符号が付され、詳細な説明は省略される。
電力変換装置１０Ｂは、例えば、３つの半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗと、半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗを冷却する冷却器１００Ｂとを有する。冷却器１００Ｂは、Ｙ方向に延在する本体部１０４と、供給管１６０と、排出管１６２とを有する。電力変換装置１０Ｂは、「半導体装置」の別の例であり、本体部１０４は、「冷却本体部」の別の例である。
本体部１０４は、Ｙ方向に配列され、かつＸ方向に延在する複数の冷却流路ＦＰ３を含む冷却管１２０Ｂと、Ｙ方向に延在する流入路ＦＰ１を含む輸送管１３０Ｂｉと、Ｙ方向に延在する流出路ＦＰ２を含む輸送管１３０Ｂｏとを有する。本体部１０４では、冷却管１２０Ｂと輸送管１３０Ｂｉと輸送管１３０Ｂｏとの位置関係が、図７に示された冷却管１２０Ａと輸送管１３０Ａｉと輸送管１３０Ａｏとの位置関係と相違する。
冷却管１２０Ｂは、例えば、＋Ｙ方向及び－Ｙ方向に開口する中空の直方体である。例えば、冷却管１２０Ｂは、Ｘ－Ｙ平面に略平行な外壁１２２ａ及び１２２ｂと、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１２２ｅ及び１２２ｆとを有する。さらに、冷却管１２０Ｂは、Ｘ方向に延在し、かつ、Ｙ方向に配列される複数の隔壁１２４ｃを有する。複数の隔壁１２４ｃの各々は、例えば、Ｘ－Ｚ平面に略平行な壁であり、外壁１２２ａ及び１２２ｂに接続される。なお、複数の隔壁１２４ｃの各々は、外壁１２２ａ及び１２２ｂの一方のみに接続されてもよい。複数の隔壁１２４ｃにより、冷却管１２０Ｂ内の空間が複数の冷却流路ＦＰ３に仕切られる。冷却管１２０Ｂにおいても、半導体モジュール２００が配置される外壁１２２ａの内面ＩＦａが、複数の冷却流路ＦＰ３の壁面の一部となる。
輸送管１３０Ｂｉは、例えば、Ｘ－Ｙ平面に略平行な外壁１３２ａｉ及び１３２ｂｉと、Ｙ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｃｉ及び１３２ｄｉと、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｅｉ及び１３２ｆｉとを有する。なお、外壁１３２ｄｉには、冷却管１２０Ｂの＋Ｘ方向の縁部が挿通される貫通孔が形成されている。冷却管１２０Ｂの＋Ｘ方向の縁部が外壁１３２ｄｉの貫通孔に挿通されることにより、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とが連通する。また、外壁１３２ｅｉには、外壁１３２ｅｉを貫通する供給口Ｈｉが形成されている。すなわち、輸送管１３０Ｂｉは、複数の冷却流路ＦＰ３と連通する開口、及び、供給口Ｈｉを有する中空の直方体である。
輸送管１３０Ｂｏは、例えば、Ｘ－Ｙ平面に略平行な外壁１３２ａｏ及び１３２ｂｏと、Ｙ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｃｏ及び１３２ｄｏと、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｅｏ及び１３２ｆｏとを有する。なお、外壁１３２ｄｏには、冷却管１２０Ｂの－Ｘ方向の縁部が挿通される貫通孔が形成されている。冷却管１２０Ｂの－Ｘ方向の縁部が外壁１３２ｄｏの貫通孔に挿通されることにより、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とが連通する。また、外壁１３２ｅｏには、外壁１３２ｅｏを貫通する排出口Ｈｏが形成されている。すなわち、輸送管１３０Ｂｏは、複数の冷却流路ＦＰ３と連通する開口、及び、排出口Ｈｏを有する中空の直方体である。
冷却管１２０Ｂは、＋Ｘ方向の縁部が輸送管１３０Ｂｉの外壁１３２ｄｉの貫通孔に挿通した状態で輸送管１３０Ｂｉに接続され、－Ｘ方向の縁部が輸送管１３０Ｂｏの外壁１３２ｄｏの貫通孔に挿通した状態で輸送管１３０Ｂｏに接続される。これにより、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とをＸ方向に連通する。また、本変形例では、複数の冷却流路ＦＰ３は、Ｚ方向において、流入路ＦＰ１を画定する外壁１３２ａｉ及び１３２ｂｉ間に位置する。すなわち、本変形例では、複数の冷却流路ＦＰ３は、＋Ｘ方向からの平面視において、流入路ＦＰ１と重なる。
なお、冷却管１２０Ｂ、輸送管１３０Ｂｉ及び輸送管１３０Ｂｏの各々の形状は、Ｙ方向に延在する直方体に限定されない。例えば、－Ｙ方向からの平面視における輸送管１３０Ｂｉ及び１３０Ｂｏの各々の形状は、曲線を有する形状でもよい。同様に、－Ｙ方向からの平面視における冷却管１２０Ｂの形状は、曲線を有する形状でもよい。
以上、本変形例においても、半導体モジュール２００の端子の－Ｚ方向に空間が確保されることにより得られる効果（例えば、半導体モジュール２００の端子に配線等を容易に接続できる効果）を除いて、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
Ｂ３：第３変形例
上述した実施形態及び変形例では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々が、一端で流入路ＦＰ１に連通し、他端で流出路ＦＰ２に連通する場合を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、Ｘ方向において、外壁１２２ｃの内面ＩＦｃと隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ１との中間付近で流入路ＦＰ１に連通し、外壁１２２ｄの内面ＩＦｄと隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ２との中間付近で流出路ＦＰ２に連通してもよい。以上、本変形例においても、上述した実施形態及び変形例と同様の効果を得ることができる。
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｚ…電力変換装置、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｚ…冷却器、１０２、１０４、１２０…本体部、１１０ｉ、１１０ｏ…多穴管、１１２ｉ、１１２ｏ、１２２、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅ、１２２ｅａ、１２２ｅｂ、１３２ａ、１３２ａｉ、１３２ａｏ、１３２ｂｉ、１３２ｂｏ、１３２ｃｉ、１３２ｃｏ、１３２ｄｉ、１３２ｄｏ、１３２ｅｉ、１３２ｅｏ、１４２Ｚ、１４２ａ、１４２ｃ、１４２ｅ、１４２ｆ…外壁、１１４ｉ、１１４ｏ、１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１４４、１４４Ｚ…隔壁、１２０Ａ、１２０Ｂ…冷却管、１３０Ａｉ、１３０Ａｏ、１３０Ｂｉ、１３０Ｂｏ…輸送管、１４０、１４０Ｚ、１５０…ヘッダー部、１６０…供給管、１６２…排出管、２００ｕ、２００ｖ、２００ｗ…半導体モジュール、２０２ｕ、２０２ｖ、２０２ｗ、２０４ｕ、２０４ｖ、２０４ｗ…入力端子、２０６ｕ、２０６ｖ、２０６ｗ…出力端子、２０８ｕ、２０８ｖ、２０８ｗ…制御端子、３００…コンデンサ、４００…制御基板、５００…筐体、５２０…入力コネクタ、５４０…出力コネクタ、ＦＰ１…流入路、ＦＰ２…流出路、ＦＰ３、ＦＰｉ、ＦＰｏ…冷却流路、Ｈｉ…供給口、Ｈｏ…排出口、ＩＦａ、ＩＦｂ、ＩＦｂ１、ＩＦｂ２、ＩＦｃ、ＩＦｄ…内面、ＯＦａ…外面、ＳＦａ１、ＳＦａ２、ＳＦａ３、ＳＦｂ１、ＳＦｂ２…面、ＳＰ、ＳＰｉ、ＳＰｏ…空間。

Claims (6)

  1. 第１方向に延在する冷却本体部を備え、
    前記冷却本体部は、
    発熱体が配置される第１面、及び、前記第１面とは反対側の第２面を含む冷却壁と、
    前記第１方向に延在し、一端から冷媒が流入する第１流路と、
    前記第１方向に延在し、一端から前記冷媒を流出させる第２流路と、
    前記第２面を壁面の一部とする複数の冷却流路と、
    前記第１方向に交差する第２方向に延在し、前記複数の冷却流路のうちの互いに隣接する冷却流路を仕切る１以上の第３隔壁と、
    を備え、
    前記複数の冷却流路は、
    前記第１方向に配列され、かつ、前記第２方向に延在し、
    前記第１面に垂直な第３方向において、前記第１流路及び前記第２流路と、前記冷却壁との間に位置し、
    前記複数の冷却流路の各々は、
    前記第１流路と前記第２流路とを前記第２方向に連通し、
    前記１以上の第３隔壁は、
    前記複数の冷却流路の一端及び他端のうち少なくとも一方を画定する前記冷却本体部の外壁と一体的に構成されている、
    冷却器。
  2. 前記冷却本体部は、
    前記冷却壁から前記第３方向に間隔を空けて配置され、前記第１流路と前記複数の冷却流路とを仕切り、かつ、前記第２流路と前記複数の冷却流路とを仕切る第１隔壁と、
    前記第１流路と前記第２流路とを仕切る第２隔壁と、
    を備え、
    前記１以上の第３隔壁は、
    前記第１隔壁と前記冷却壁との間に配置されている、
    請求項１に記載の冷却器。
  3. 前記１以上の第３隔壁は、前記第１隔壁及び前記冷却壁のうちの一方のみに接続されている、
    請求項２に記載の冷却器。
  4. 前記１以上の第３隔壁は、前記第１隔壁及び前記冷却壁の両方に接続されている、
    請求項２に記載の冷却器。
  5. 第１方向に延在する冷却本体部を備え、
    前記冷却本体部は、
    発熱体が配置される第１面、及び、前記第１面とは反対側の第２面を含む冷却壁と、
    前記第１方向に延在し、一端から冷媒が流入する第１流路と、
    前記第１方向に延在し、一端から前記冷媒を流出させる第２流路と、
    前記第２面を壁面の一部とする複数の冷却流路と、
    前記第１方向に交差する第２方向に延在し、前記複数の冷却流路のうちの互いに隣接する冷却流路を仕切る１以上の第３隔壁と、
    を備え、
    前記複数の冷却流路は、
    前記第１方向に配列され、かつ、前記第２方向に延在し、
    前記複数の冷却流路の各々は、
    前記第１流路と前記第２流路とを前記第２方向に連通し、
    前記第３隔壁は、
    前記複数の冷却流路の一端及び他端のうち少なくとも一方を画定する前記冷却本体部の外壁と一体的に構成されている、
    冷却器。
  6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷却器を備える半導体装置。
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