WO2019044948A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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reactor
refrigerant
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弘洋 一条
和哉 竹内
健一 長谷川
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present disclosure relates to a power converter that performs power conversion between direct current power and alternating current power.
  • Patent Document 1 a power conversion device mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle is disclosed in Patent Document 1 below.
  • This power conversion device performs power conversion between direct current power and alternating current power, and includes a semiconductor lamination unit in which a plurality of semiconductor modules incorporating semiconductor elements are mutually laminated, a smoothing capacitor, and a step-up. And a reactor for the
  • a first coolant flow passage through which the coolant flows is provided between two adjacent semiconductor modules for the semiconductor multilayer unit which is a heat generating component.
  • a second refrigerant flow passage communicating with the first refrigerant flow passage is provided between the semiconductor lamination unit and the condenser which is another heat generating component.
  • the present disclosure is intended to provide a power converter that can improve the cooling performance for heat-generating components.
  • a semiconductor lamination unit in which a plurality of semiconductor modules each including a semiconductor element are laminated in the lamination direction; A reactor that constitutes a booster circuit that boosts a DC voltage; A capacitor electrically connected to the plurality of semiconductor modules; Equipped with A power conversion device, wherein a refrigerant flow path is provided in each of the semiconductor lamination unit, the reactor, and the capacitor, and the reactor and the capacitor are disposed adjacent to each other. It is in.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant flow passage of the reactor which is one of the heat generating components has a function of cooling the capacitor disposed adjacent to the reactor in addition to the function of cooling the reactor itself. Play.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant flow passage of another heat generating component in addition to the function of cooling the condenser itself, also functions to cool the reactor disposed adjacent to the condenser. That is, the refrigerant flowing through one refrigerant flow passage of the reactor and the condenser doubles as cooling of the other. Therefore, it is possible to efficiently cool each of the reactor and the condenser as compared with the case of cooling only with the refrigerant flowing through the dedicated refrigerant flow passage.
  • the power converter device which can improve the cooling performance with respect to a heat-emitting component can be provided.
  • symbol in the parentheses described in the claim shows correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later, and does not limit the technical scope of this indication.
  • FIG. 1 is a plan view showing an outline of the power conversion device of Embodiment 1.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a view of the semiconductor lamination unit in FIG. 1 as viewed from the lamination direction of the semiconductor modules
  • FIG. 4 is an inverter circuit diagram of the power conversion device of the first embodiment
  • FIG. 5 is a view schematically showing a cooling structure of the power conversion device of the first embodiment
  • FIG. 6 is a view schematically showing a cooling structure of the power conversion device of Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a plan view showing an outline of the power conversion device of Embodiment 1.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a view of the semiconductor lamination unit in FIG. 1 as viewed from the lamination direction of the semiconductor modules
  • FIG. 4 is an inverter circuit diagram of the power conversion device of the first embodiment
  • FIG. 5 is a view schematic
  • FIG. 7 is a view schematically showing a cooling structure of the power conversion device of Embodiment 3.
  • FIG. 8 is a view schematically showing a cooling structure of the power conversion device of the fourth embodiment
  • FIG. 9 is a view schematically showing a cooling structure of the power conversion device of the fifth embodiment
  • FIG. 10 is a view schematically showing a cooling structure of the power conversion device of the sixth embodiment
  • FIG. 11 is a view schematically showing a cooling structure of the power conversion device of the seventh embodiment.
  • the stacking direction of the plurality of semiconductor modules constituting the semiconductor stacking unit is indicated by arrow X
  • the orthogonal direction orthogonal to the stacking direction is indicated by arrow Y
  • the stacking direction X The vertical direction (also referred to as the “height direction”) orthogonal to both of the orthogonal directions Y is indicated by an arrow Z.
  • the power conversion device 1 As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 according to the first embodiment includes a semiconductor multilayer unit 2, a plurality of reactors 11, a capacitor 7, a converter 9 (see FIG. 4), and a control circuit in a case 1 a. And the substrate 10 is accommodated.
  • the power conversion device 1 is mounted, for example, on an electric car, a hybrid car, etc., and is used as an inverter for converting direct current source power into alternating current power necessary for driving a driving motor.
  • stacking unit 2 mutually laminates
  • the semiconductor lamination unit 2 further includes a cooler 5 having a plurality of cooling pipes 6.
  • a plurality of semiconductor modules 3 and a plurality of cooling pipes 6 of the cooler 5 are alternately laminated in the lamination direction X. That is, each semiconductor module 3 is sandwiched by two cooling pipes 6 from both side surfaces in the stacking direction X.
  • the number of stacked semiconductor modules 3 in the semiconductor stacked unit 2 can be appropriately set as needed.
  • the semiconductor lamination unit 2 is provided with a refrigerant flow passage 21 through which the refrigerant flows.
  • the refrigerant flow passage 21 is configured by an inlet header portion 21 a, a plurality of cooling portions 21 b, and an outlet header portion 21 c.
  • the inlet header portion 21a is a flow path extending in the stacking direction X, and the upstream side thereof is in communication with the inflow pipe 1b, and the downstream side thereof is in communication with the inlet portions of the plurality of cooling pipes 6 There is.
  • the cooling unit 21 b is configured as a flow path extending in the orthogonal direction Y between the inlet header 21 a and the outlet header 21 c.
  • the outlet header portion 21c is a flow path extending in the stacking direction X in parallel with the inlet header portion 21a, and is configured to communicate with the outlet portions of the plurality of cooling pipes 6 and to communicate with the connecting pipe 14 There is.
  • refrigerant flowing from the inflow pipe 1b examples include natural refrigerants such as water and ammonia, water mixed with ethylene glycol antifreeze, fluorocarbon refrigerants such as Fluorinert (registered trademark), and fluorocarbon refrigerants such as HCFC 123 and HFC 134a It is preferable to use an alcohol-based refrigerant such as methanol or alcohol, or a ketone-based refrigerant such as acetone.
  • the plurality of reactors 11 are stacked in the stacking direction X with each other. That is, the reactor 11 is stacked in the same direction as the stacking direction X of the semiconductor module 3.
  • Each reactor 11 is an electronic component having a function of converting electric energy into magnetic energy using an inductor, and accommodates in the case 12 a coil 13 that generates a magnetic flux when energized.
  • the plurality of reactors 11 constitute an inverter circuit (an inverter circuit 30 described later) of the power conversion device 1 together with the semiconductor module 3, and more specifically, a booster circuit (step-up circuit) that boosts a DC voltage which is an input voltage to the semiconductor module 3 It comprises the below-mentioned booster 31).
  • the number of reactors 11 can be appropriately set as needed.
  • the plurality of reactors 11 are provided with a refrigerant flow passage 23 through which the refrigerant flows.
  • the refrigerant flow passage 23 is configured by an inlet header portion 23a, a plurality of cooling portions 23b, and an outlet header portion 23c.
  • the inlet header portion 23 a is a flow path extending in the stacking direction X, and is configured to communicate with the outlet header portion 21 c of the refrigerant flow passage 21 through the refrigerant flow passage 22 of the connection pipe 14.
  • the cooling portion 23 b is configured as a flow path extending in the orthogonal direction Y between the inlet header portion 23 a and the outlet header portion 23 c.
  • the outlet header portion 23 c is a flow path extending in the stacking direction X in parallel with the inlet header portion 23 a with the coil 13 interposed therebetween, and is configured to communicate with the inlet portion of the connection pipe 15.
  • the capacitor 7 is electrically connected to the plurality of semiconductor modules 3.
  • the capacitor 7 includes a capacitor 7a for removing noise current included in a current supplied from a DC power supply in a booster 31 described later, and a capacitor for smoothing a DC voltage boosted in the booster 31. And 7b are included (see FIG. 4).
  • the capacitor 7a is also referred to as a filter capacitor, and the capacitor 7b is also referred to as a smoothing capacitor.
  • the capacitor element 8 of the capacitors 7a and 7b is accommodated in the case 8a.
  • the capacitor 7 can also be referred to as a capacitor module including the capacitor 7a and the capacitor 7b.
  • the condenser 7 is provided with a refrigerant flow passage 25 through which the refrigerant flows.
  • the refrigerant flow passage 25 is disposed below the condenser element 8 in the vertical direction Z (see FIG. 2).
  • the structure for cooling the capacitor 7 can be simplified.
  • the refrigerant flow passage 25 of the condenser 7 is configured such that the upstream side thereof communicates with the outlet of the connection pipe 15 and the downstream side thereof communicates with the outflow pipe 1c. According to this configuration, the refrigerant flowing into the refrigerant flow passage 25 through the refrigerant flow passage 24 of the connection pipe 15 flows from the outflow pipe 1c to the refrigerant flow passage 25 toward the outflow pipe 1c. At this time, the heat generated in the condenser 7 moves to the refrigerant flowing through the refrigerant flow passage 25 to cool the condenser 7.
  • the plurality of reactors 11 are arranged adjacent to the semiconductor lamination unit 2 in the lamination direction X.
  • the capacitor 7 extends in the stacking direction X, and is disposed opposite to both the plurality of reactors 11 and the semiconductor multilayer unit 2 in the orthogonal direction Y orthogonal to the stacking direction X with the space portion 16 therebetween. There is. For this reason, a plurality of reactors 11 and capacitors 7 are disposed adjacent to each other in the orthogonal direction Y.
  • the inlet header portion 23 a constituting the refrigerant flow passage 23 for the reactor 11 is disposed to face the capacitor element 8 of the capacitor 7 across the space portion 16 in the orthogonal direction Y. It becomes a counter flow passage that has been According to such an arrangement, the capacitor element 8 is cooled by heat exchange with the refrigerant flowing through the inlet header portion 23 a on the reactor 11 side. That is, the refrigerant of the inlet header portion 23 a used to cool the coil 13 of the reactor 11 can also be used to cool the capacitor element 8 of the capacitor 7.
  • the refrigerant flow passage 25 of the condenser 7 is disposed to face the plurality of reactors 11 with the space portion 16 separated in the orthogonal direction Y. According to such an arrangement, the reactor 11 is cooled by heat exchange with the refrigerant flowing in the refrigerant flow passage 25 on the condenser 7 side. That is, the refrigerant in the refrigerant flow passage 25 used to cool the capacitor element 8 of the capacitor 7 can also be used to cool the coil 13 of the reactor 11.
  • the semiconductor module 3 incorporates a semiconductor element 4 such as an IGBT that converts DC power into AC power.
  • the semiconductor module 3 is provided with a plurality of control terminals 4a electrically connected to the control circuit board 10, and a power terminal 4b for power supply.
  • the control circuit board 10 is configured to control the switching operation of the semiconductor element 4 in order to convert direct current power supplied from the power terminal 4 b to the semiconductor module 3 into alternating current power.
  • the switching operation (on / off operation) of the semiconductor element 4 built in each of the plurality of semiconductor modules 3 is controlled by the control circuit board 10,
  • the DC power of the power source B1 which is a DC power source is converted into AC power.
  • the plurality of semiconductor modules 3 are classified into a semiconductor module 3a and a semiconductor module 3b.
  • the capacitor 7a, the reactor 11, and the semiconductor module 3a constitute a booster 31 as a booster circuit of the inverter circuit 30.
  • the boosting unit 31 has a function of boosting the voltage of the power supply B1.
  • the conversion part 32 of the inverter circuit 30 is comprised by the capacitor
  • the converter 32 has a function of converting DC power after being boosted by the booster 31 into AC power.
  • the AC power obtained by the conversion unit 32 drives a three-phase AC motor M for traveling the vehicle.
  • FIG. 4 describes the case where the inverter circuit 30 includes the two conversion units 32 and accordingly the two three-phase AC motors M are driven, but instead, the number of the conversion units 32 is used. It is also possible to adopt a structure in which one three-phase AC motor M is driven accordingly.
  • the converter 9 is connected to the power supply B1 and used to step down the voltage of the power supply B1 to charge the auxiliary battery B2 having a lower voltage than the power supply B1.
  • the auxiliary battery B2 is used as a power supply of various devices mounted on the vehicle.
  • the number and arrangement of the components constituting the above-described inverter circuit 30 are not limited to those shown in FIG. 4 and can be appropriately changed as needed.
  • one of the stacking directions X is referred to as a first direction D1, and the other direction is referred to as a second direction D2.
  • one of the orthogonal directions Y is referred to as a third direction D3, and the other direction is referred to as a fourth direction D4.
  • stacking unit 2 is simplified and shown for convenience of explanation, and the several reactor 11 is simplified and shown as the one reactor 11.
  • stacking unit 2 and the reactor 11 differs from the structure of the refrigerant
  • the refrigerant flows continuously through the refrigerant path from the inflow pipe 1b to the outflow pipe 1c.
  • the refrigerant flow passage 21 of the semiconductor lamination unit 2, the refrigerant flow passage 23 of the reactor 11, and the refrigerant flow passage 25 of the condenser 7 communicate with each other in the refrigerant passage.
  • the refrigerant for cooling the three heat generating components can be used in common, and the structure of the refrigerant flow passage for that can be simplified.
  • the refrigerant flowing from the inflow pipe 1 b first flows through the refrigerant flow passage 21 of the semiconductor lamination unit 2.
  • the refrigerant flowing from the inflow pipe 1b flows in the first direction D1 while branching the inlet header portion 21a into the plurality of cooling portions 21b. Then, the refrigerant of the cooling unit 21b flows in the third direction D3 toward the outlet header 21c. At this time, the heat generated in the semiconductor module 3 moves toward the refrigerant flowing through the cooling unit 21 b, whereby the semiconductor module 3 is cooled.
  • the refrigerants having flowed through the cooling unit 21b flow toward the connection pipe 14 in the first direction D1 toward the connecting pipe 14 while merging.
  • the refrigerant joined at the outlet header 21 c of the refrigerant flow passage 21 flows through the refrigerant flow passage 22 of the connection pipe 14 and then flows into the refrigerant flow passage 23 of the reactor 11.
  • the refrigerant flowing from the refrigerant flow passage 22 of the connection pipe 14 flows in the first direction D1 while branching the inlet header portion 23a into the plurality of cooling portions 23b. Therefore, a linear refrigerant flow in the first direction D1 is formed from the outlet header portion 21c of the refrigerant flow passage 21 to the inlet header portion 23a of the refrigerant flow passage 23 through the connection pipe 14.
  • the refrigerant of the cooling unit 23b flows toward the outlet header 23c in the fourth direction D4.
  • the heat generated at the coil 13 of the reactor 11 moves to the refrigerant side flowing through the cooling portion 23 b, whereby the reactor 11 is cooled.
  • the refrigerant having flowed through the cooling portion 23b flows toward the connection pipe 15 in the first direction D1 toward the connection pipe 15 while merging.
  • the refrigerant joined at the outlet header portion 23c of the refrigerant flow passage 23 flows through the refrigerant flow passage 24 of the connection pipe 15 to change the direction from the first direction D1 to the second direction D2, and then flows into the refrigerant flow passage 25 of the condenser 7. Do.
  • the refrigerant flowing from the refrigerant flow passage 24 of the connection pipe 15 flows toward the outflow pipe 1c in the second direction D2, and then flows out from the outflow pipe 1c. At this time, the heat generated by the capacitor element 8 of the capacitor 7 moves to the refrigerant side flowing through the refrigerant flow passage 25 to cool the capacitor element 8.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant flow passage 23 of the reactor 11 has a function of cooling the reactor 11 itself.
  • the function of cooling the capacitor 7 disposed adjacent to the reactor 11 is also achieved.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant flow passage 25 of the condenser 7 also functions to cool the reactor 11 disposed adjacent to the condenser 7. That is, the refrigerant flowing through one of the refrigerant flow passages of the reactor 11 and the condenser 7 also serves to cool the other.
  • the semiconductor multilayer is Cooling can be performed more efficiently than in the case of cooling each of the unit 2, the reactor 11, and the condenser 7 only with the refrigerant flowing through the dedicated refrigerant flow passage. Therefore, the power converter device 1 which can improve the cooling performance with respect to heat-emitting components can be provided. In order to improve the cooling performance, it is preferable to keep the dimension in the orthogonal direction Y of the space 16 small.
  • the refrigerant flow passage 25 of the capacitor 7 is disposed below the capacitor element 8, and the inlet header portion 23 a constituting the refrigerant flow passage 23 of the reactor 11 is on the side of the capacitor element 8. It is arranged facing each other. For this reason, the cooling performance to the capacitor element 8 can be enhanced by cooling the capacitor element 8 from both directions below and to the side.
  • the power conversion device 101 of the second embodiment is different from that of the power conversion device 1 of the first embodiment in the structure of the refrigerant flow passage 23 of the reactor 11.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the positions of the inlet header portion 23 a and the outlet header portion 23 c constituting the refrigerant flow passage 23 are opposite to those of the first embodiment. That is, the inlet header portion 23a is provided on the opposite side of the outlet header portion 23c to the capacitor 7.
  • a linear refrigerant flow in the first direction D1 is formed from the outlet header portion 21c of the refrigerant flow passage 21 to the inlet header portion 23a of the refrigerant flow passage 23 through the connection pipe 14.
  • the reactor 11 can be cooled by changing the refrigerant path in the refrigerant flow passage 23.
  • Other effects and effects similar to those of the first embodiment are achieved.
  • the power conversion device 201 of the third embodiment is different from that of the power conversion device 1 of the first embodiment in the respective structures of the refrigerant flow passage 21 of the stacked semiconductor unit 2, the coolant flow passage 23 of the reactor 11, and the connection pipe 14. ing.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the positions of the inlet header portion 21 a and the outlet header portion 21 c that constitute the refrigerant flow passage 21 are opposite to those of the first embodiment. That is, the outlet header portion 21c is provided on the opposite side of the inlet header portion 21a to the capacitor 7.
  • the positions of the inlet header portion 23a and the outlet header portion 23c constituting the refrigerant flow passage 23 are opposite to those in the first embodiment. That is, the inlet header portion 23a is provided on the opposite side of the outlet header portion 23c to the capacitor 7.
  • connecting pipe 14 is connected at its inlet to the left end in FIG. 7 of both ends in the stacking direction X of the outlet header 21c, and its outlet is in FIG. 7 of the inlet header 23a. Connected to the right end.
  • the refrigerant of the cooling unit 21b flows toward the outlet header 21c in the fourth direction D4, and the refrigerant of the outlet header 21c flows toward the inlet of the connection pipe 14 in the second direction. It flows to D2.
  • the refrigerant in the inlet header 23a flows from the outlet of the connection pipe 14 in the second direction D2, and the refrigerant in the cooling unit 23b flows toward the outlet header 23c in the third direction D3. Flow.
  • the path of the refrigerant in the refrigerant flow passage 21 can be changed to cool the semiconductor lamination unit 2, and the path of the refrigerant in the refrigerant flow passage 23 can be changed to change the reactor 11. Can be cooled.
  • Other effects and effects similar to those of the first embodiment are achieved.
  • the power conversion device 301 of the fourth embodiment is the same as the power conversion device 1 of the first embodiment in the respective structures of the refrigerant flow passage 21 of the stacked semiconductor unit 2, the reactor 11 and the refrigerant flow passage 23, the connection pipe 14 and the connection pipe 15. It is different from The other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the positions of the inlet header portion 21 a and the outlet header portion 21 c constituting the refrigerant flow passage 21 are opposite to those of the first embodiment. That is, the outlet header portion 21c is provided on the opposite side of the inlet header portion 21a to the capacitor 7.
  • the reactor 11 is stacked in the orthogonal direction Y. Therefore, in the refrigerant flow passage 23 for the reactor 11, the inlet header portion 23a and the outlet header portion 23c extend in parallel to each other in the orthogonal direction Y, and the inlet header portion 23a is disposed on the semiconductor lamination unit 2 side
  • the cooling portion 23b extends in the stacking direction X between the inlet header portion 23a and the outlet header portion 23c.
  • the connecting pipe 14 has its inlet connected to the left end in FIG. 8 of both ends in the stacking direction X of the outlet header 21c, and its outlet is in the orthogonal direction Y of the outlet header 23c. Among the both ends, it is connected to the lower end in FIG.
  • connecting pipe 15 is connected at its inlet to the lower end in FIG. 8 of both ends in the orthogonal direction Y of the outlet header 23c.
  • the refrigerant of the cooling unit 21b flows toward the outlet header 21c in the fourth direction D4, and the refrigerant of the outlet header 21c flows toward the inlet of the connection pipe 14 in the second direction. It flows to D2.
  • the refrigerant in the inlet header portion 23a flows from the outlet of the connection pipe 14 in the third direction D3, and the refrigerant in the cooling portion 23b flows toward the outlet header portion 23c in the first direction D1.
  • the refrigerant in the outlet header portion 23c flows toward the inlet portion of the connection pipe 15 in the fourth direction D4.
  • the semiconductor lamination unit 2 can be cooled by changing the refrigerant passage in the refrigerant passage 21, and the reactor 11 laminated in the orthogonal direction Y can be used as the refrigerant passage 23.
  • Embodiment 5 The power conversion device 401 of the fifth embodiment differs from the power conversion device 1 of the first embodiment in the path of the refrigerant from the inflow pipe 1 b to the outflow pipe 1 c.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the refrigerant flowing from the inflow pipe 1 b first flows to the refrigerant flow passage 23 of the reactor 11 and then flows to the refrigerant flow passage 21 of the semiconductor lamination unit 2.
  • the refrigerant flowing from the inflow pipe 1b flows in the second direction D2 while branching the inlet header portion 23a into the plurality of cooling portions 23b.
  • the refrigerant of the cooling unit 23b flows in the third direction D3 toward the outlet header 23c. Then, the refrigerant flowing through the cooling unit 21b flows toward the connection pipe 14 in the second direction D2 toward the connection pipe 14 while merging.
  • the refrigerant flowing from the refrigerant flow passage 22 of the connection pipe 14 flows in the second direction D2 while branching the inlet header portion 21a into the plurality of cooling portions 21b.
  • the refrigerant of the cooling unit 21b flows in the fourth direction D4 toward the outlet header 21c. Then, the refrigerant flowing through the cooling unit 21b flows toward the connection pipe 15 in the second direction D2 toward the connection pipe 15 while merging.
  • cooling of the reactor 11, the semiconductor multilayer unit 2, and the capacitor 7 can be performed in the order of the refrigerant path from the inflow pipe 1 b to the outflow pipe 1 c.
  • Other effects and effects similar to those of the first embodiment are achieved.
  • Embodiment 6 The power conversion device 501 of the sixth embodiment differs from the power conversion device 1 of the first embodiment in the arrangement of the capacitors 7.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the capacitor 7 has a dimension in the stacking direction X, that is, a dimension in the stacking direction X of the case 8a (see FIG. 1) is shorter than that in the first embodiment. And while this capacitor
  • the arrangement of the capacitor 7 with respect to the reactor 11 can be changed.
  • Other effects and effects similar to those of the first embodiment are achieved.
  • the power conversion device 601 of the seventh embodiment is different from that of the power conversion device 1 of the first embodiment in the arrangement of the semiconductor multilayer unit 2, the reactor 11 and the capacitor 7.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the dimension in the stacking direction X of the semiconductor multilayer unit 2 is longer than that in the first embodiment, and the dimension in the stacking direction X of the capacitor 7 is larger than that in the first embodiment. Too short.
  • the reactor 11 and the capacitor 7 are disposed adjacent to each other in the stacking direction X.
  • the arrangement of each of the stacked semiconductor unit 2, the reactor 11, and the capacitor 7 can be changed. Other effects and effects similar to those of the first embodiment are achieved.
  • the above embodiment exemplifies the case where the refrigerant flow passage 25 of the capacitor 7 is disposed below the capacitor element 8 in the vertical direction Z, but instead of or in addition to this, the refrigerant flow corresponding to the refrigerant flow passage 25
  • the paths can also be arranged above or to the side of the capacitor element 8.
  • the structure and arrangement of the refrigerant flow passage 21 in the semiconductor lamination unit 2 and the structure and arrangement of the refrigerant flow passage 23 in the reactor 11 can be changed as necessary.

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Abstract

電力変換装置（１）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を構成するリアクトル（１１）と、複数の半導体モジュール（３）に電気的に接続されたコンデンサ（７）と、を備え、半導体積層ユニット（２）とリアクトル（１１）とコンデンサ（７）のそれぞれに冷媒流通路（２１，２３，２５）が設けられており、且つリアクトル（１１）とコンデンサ（７）が互いに隣接して配置されている。

Description

電力変換装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年８月３１日に出願された日本出願番号２０１７－１６７６３６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、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
　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。
　本開示は、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。
　本開示の一態様は、
　いずれも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方向に積層されてなる半導体積層ユニットと、
　直流電圧を昇圧する昇圧回路を構成するリアクトルと、
　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いる、電力変換装置、
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、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、実施形態１の電力変換装置の概要を示す平面図であり、 図２は、図１のII－II線矢視断面図であり、 図３は、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であり、 図４は、実施形態１の電力変換装置のインバータ回路図であり、 図５は、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であり、 図６は、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であり、 図７は、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であり、 図８は、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であり、 図９は、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であり、 図１０は、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であり、 図１１は、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である。
　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（図３参照）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）を構成し、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（後述の昇圧部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、後述の昇圧部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、この昇圧部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（図４参照）。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の昇圧回路としての昇圧部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へ方向を変えた後にコンデンサ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、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、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。
　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。
（実施形態７）
　実施形態７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、実施形態７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。
　実施形態７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。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
　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。

Claims (4)

  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いる、電力変換装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１）。
  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（１，１０１，２０１，３０１，４０１）。
  3. 　上記コンデンサの上記冷媒流通路がコンデンサ素子（８）の下方に配置され、且つ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）を有する、請求項１または２に記載の電力変換装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１）。
  4. 　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１～３のいずれか一項に記載の電力変換装置（１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１）。
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