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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023011502
(43)【公開日】2023-01-24
(54)【発明の名称】冷却構造およびパルス電源
(51)【国際特許分類】
H05K 7/20 20060101AFI20230117BHJP
H01L 23/44 20060101ALI20230117BHJP
【ＦＩ】
H05K7/20 N
H01L23/44
【審査請求】未請求
【請求項の数】23
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022094092
(22)【出願日】2022-06-10
(31)【優先権主張番号】P 2021114720
(32)【優先日】2021-07-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2022016852
(32)【優先日】2022-02-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006105
【氏名又は名称】株式会社明電舎
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100104938
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜澤 英久
(74)【代理人】
【識別番号】100210240
【弁理士】
【氏名又は名称】太田 友幸
(72)【発明者】
【氏名】長田 俊宏
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322AA07
5E322AA09
5E322DA00
5E322FA01
5F136BA03
5F136CA01
5F136CB01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電気的直列に接続されている複数個のスイッチ素子の冷却効率の向上や当該各スイッチ素子の電圧分担の均一化に貢献可能な冷却構造及びパルス電源を提供する。
【解決手段】電気機器１１は、筐体状で絶縁性の容器２１と、その容器２１の内周側に充填されている絶縁性の液状冷媒３と、複数個のスイッチ素子ＳＷが電気的直列に接続されているスイッチ素子群Ｇと、容器２１の一端側に設けられて液状冷媒３を冷却する熱交換部４１と、を備える。スイッチ素子群Ｇを、容器２１の内周側における熱交換部４１から離反した位置で、液状冷媒３に浸漬させる。熱交換部４１は、容器２１の一端側を成している熱伝導性の隔壁部２ｃと、その隔壁部２ｃから容器２１の内周側に突出して液状冷媒３に浸漬されている内周側フィン４ａと、隔壁部２ｃから容器２１の外周側に突出している外周側フィンと４ｂと、その外周側フィン４ｂに送風する送風機４ｃと、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】電気機器１１は、筐体状で絶縁性の容器２１と、その容器２１の内周側に充填されている絶縁性の液状冷媒３と、複数個のスイッチ素子ＳＷが電気的直列に接続されているスイッチ素子群Ｇと、容器２１の一端側に設けられて液状冷媒３を冷却する熱交換部４１と、を備える。スイッチ素子群Ｇを、容器２１の内周側における熱交換部４１から離反した位置で、液状冷媒３に浸漬させる。熱交換部４１は、容器２１の一端側を成している熱伝導性の隔壁部２ｃと、その隔壁部２ｃから容器２１の内周側に突出して液状冷媒３に浸漬されている内周側フィン４ａと、隔壁部２ｃから容器２１の外周側に突出している外周側フィンと４ｂと、その外周側フィン４ｂに送風する送風機４ｃと、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体状で絶縁性の容器と、
前記容器の内周側に充填されている液状冷媒と、
複数個の半導体スイッチング素子が電気的直列に接続されているスイッチ素子群と、
前記容器の一端側に設けられ、前記液状冷媒を冷却する熱交換部と、
を備え、
前記スイッチ素子群は、前記容器の内周側における前記熱交換部から離反した位置で、前記液状冷媒に浸漬されていることを特徴とする冷却構造。
前記容器の内周側に充填されている液状冷媒と、
複数個の半導体スイッチング素子が電気的直列に接続されているスイッチ素子群と、
前記容器の一端側に設けられ、前記液状冷媒を冷却する熱交換部と、
を備え、
前記スイッチ素子群は、前記容器の内周側における前記熱交換部から離反した位置で、前記液状冷媒に浸漬されていることを特徴とする冷却構造。
【請求項2】
前記熱交換部は、
前記容器の一端側を成している熱伝導性の隔壁部と、
前記隔壁部から前記容器の内周側に突出して前記液状冷媒に浸漬されている内周側フィンと、
前記隔壁部から前記容器の外側側に突出している外周側フィンと、
前記外周側フィンに送風する送風機と、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
前記容器の一端側を成している熱伝導性の隔壁部と、
前記隔壁部から前記容器の内周側に突出して前記液状冷媒に浸漬されている内周側フィンと、
前記隔壁部から前記容器の外側側に突出している外周側フィンと、
前記外周側フィンに送風する送風機と、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項3】
前記熱交換部は、
前記容器の一端側を当該容器の内外方向に貫通して前記液状冷媒に浸漬され、当該容器の外周側から冷媒を循環させることが可能な循環管路と、
前記循環管路の外周面のうち前記容器の内周側に設けられた放熱フィンと、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
前記容器の一端側を当該容器の内外方向に貫通して前記液状冷媒に浸漬され、当該容器の外周側から冷媒を循環させることが可能な循環管路と、
前記循環管路の外周面のうち前記容器の内周側に設けられた放熱フィンと、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項4】
前記熱交換部は、
前記容器の一端側を成している熱伝導性の隔壁部と、
前記隔壁部から前記容器の内周側に突出して前記液状冷媒に浸漬されている内周側フィンと、
前記隔壁部の内部に形成され、前記容器の外周側から冷媒を循環させることが可能な循環路と、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
前記容器の一端側を成している熱伝導性の隔壁部と、
前記隔壁部から前記容器の内周側に突出して前記液状冷媒に浸漬されている内周側フィンと、
前記隔壁部の内部に形成され、前記容器の外周側から冷媒を循環させることが可能な循環路と、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項5】
前記熱交換部は、
複数個のラジエータフィンを有したラジエータを具備して成り、
前記ラジエータフィンが、前記容器の内周面側から突出して前記液状冷媒に浸漬されていることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
複数個のラジエータフィンを有したラジエータを具備して成り、
前記ラジエータフィンが、前記容器の内周面側から突出して前記液状冷媒に浸漬されていることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
【請求項6】
前記容器の内周側において前記熱交換部と前記スイッチ素子群との両者間を交差する方向に延在しているバッフルを、更に備え、
前記バッフルの中央部には、前記両者間の方向に貫通している中央部貫通路が設けられており、
前記バッフルの外周縁部側と前記容器の内周面との間には、前記両者間の方向に貫通している外周側貫通路が設けられていることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の冷却構造。
前記バッフルの中央部には、前記両者間の方向に貫通している中央部貫通路が設けられており、
前記バッフルの外周縁部側と前記容器の内周面との間には、前記両者間の方向に貫通している外周側貫通路が設けられていることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の冷却構造。
【請求項7】
前記液状冷媒に、循環装置が浸漬されており、
前記循環装置は、前記容器の内周面に沿った方向のうち前記スイッチ素子群と前記熱交換部とを結ぶ沿面方向に位置し、前記液状冷媒を当該沿面方向へ循環可能なことを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の冷却構造。
前記循環装置は、前記容器の内周面に沿った方向のうち前記スイッチ素子群と前記熱交換部とを結ぶ沿面方向に位置し、前記液状冷媒を当該沿面方向へ循環可能なことを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の冷却構造。
【請求項8】
前記循環装置は、液状冷媒を吸入する吸入口と、当該吸入した液状冷媒を吐出する吐出口と、を有し、
前記吐出口は、前記スイッチ素子群に対向する位置に設けられ、
前記吐出口の開口縁面に、当該開口縁面から前記スイッチ素子群に対向する方向に延在した形状の吐出口バッフルが、設けられていることを特徴とする請求項７記載の冷却構造。
前記吐出口は、前記スイッチ素子群に対向する位置に設けられ、
前記吐出口の開口縁面に、当該開口縁面から前記スイッチ素子群に対向する方向に延在した形状の吐出口バッフルが、設けられていることを特徴とする請求項７記載の冷却構造。
【請求項9】
複数個の前記循環装置が、前記沿面方向において分散した位置で、前記液状冷媒に浸漬されていることを特徴とする請求項７記載の冷却構造。
【請求項10】
前記スイッチ素子群は、前記複数個の半導体スイッチング素子が、平板状の支持基板の一端側面に、当該一端側面に沿って直線状に配列するように実装されていることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の冷却構造。
【請求項11】
前記スイッチ素子群は、前記複数個の半導体スイッチング素子が、平板状の支持基板の一端側面に、当該一端側面に沿って直線状に配列するように実装されていることを特徴とする請求項６記載の冷却構造。
【請求項12】
前記半導体スイッチング素子は、平板状の支持基板の一端側面に実装されており、
前記容器は、それぞれ有底筒状の第１周壁部および第２周壁部を備え、当該第１周壁部および第２周壁部の各開口縁面により前記支持基板の外周縁部を挟んだ姿勢で、当該各開口縁面を互いに液密に接合して成り、
前記支持基板の外周縁部のうち一部が、前記各開口縁面間を介して前記容器の内周側から外周側に突出し、当該支持基板の外周縁部のうち他部が、前記容器の内周面との間に隙間部を形成していることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の冷却構造。
前記容器は、それぞれ有底筒状の第１周壁部および第２周壁部を備え、当該第１周壁部および第２周壁部の各開口縁面により前記支持基板の外周縁部を挟んだ姿勢で、当該各開口縁面を互いに液密に接合して成り、
前記支持基板の外周縁部のうち一部が、前記各開口縁面間を介して前記容器の内周側から外周側に突出し、当該支持基板の外周縁部のうち他部が、前記容器の内周面との間に隙間部を形成していることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の冷却構造。
【請求項13】
前記半導体スイッチング素子は、平板状の支持基板の一端側面に実装されており、
前記容器は、それぞれ有底筒状の第１周壁部および第２周壁部を備え、当該第１周壁部および第２周壁部の各開口縁面により前記支持基板の外周縁部を挟んだ姿勢で、当該各開口縁面を互いに液密に接合して成り、
前記支持基板の外周縁部のうち一部が、前記各開口縁面間を介して前記容器の内周側から外周側に突出し、当該支持基板の外周縁部のうち他部が、前記容器の内周面との間に隙間部を形成していることを特徴とする請求項６記載の冷却構造。
前記容器は、それぞれ有底筒状の第１周壁部および第２周壁部を備え、当該第１周壁部および第２周壁部の各開口縁面により前記支持基板の外周縁部を挟んだ姿勢で、当該各開口縁面を互いに液密に接合して成り、
前記支持基板の外周縁部のうち一部が、前記各開口縁面間を介して前記容器の内周側から外周側に突出し、当該支持基板の外周縁部のうち他部が、前記容器の内周面との間に隙間部を形成していることを特徴とする請求項６記載の冷却構造。
【請求項14】
前記スイッチ素子群は、前記複数個の半導体スイッチング素子が、平板状の支持基板の一端側面に、当該一端側面に沿って直線状に配列するように実装されており、
１個以上の筒状周壁部が、前記容器の内周側における前記熱交換部から離反した位置で、前記液状冷媒に浸漬されており、
前記筒状周壁部の内周側には、前記スイッチ素子群を実装した支持基板が配置されていることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の冷却構造。
１個以上の筒状周壁部が、前記容器の内周側における前記熱交換部から離反した位置で、前記液状冷媒に浸漬されており、
前記筒状周壁部の内周側には、前記スイッチ素子群を実装した支持基板が配置されていることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の冷却構造。
【請求項15】
前記筒状周壁部には、電気部品が支持されていることを特徴とする請求項１４記載の冷却構造。
【請求項16】
前記容器の内周側において前記熱交換部と前記筒状周壁部との両者間を交差する方向に延在しているバッフルを、更に備え、
前記バッフルの中央部には、前記両者間の方向に貫通している中央部貫通路が設けられており、
前記バッフルの外周縁部側と前記容器の内周面との間には、前記両者間の方向に貫通している外周側貫通路が設けられていることを特徴とする請求項１４記載の冷却構造。
前記バッフルの中央部には、前記両者間の方向に貫通している中央部貫通路が設けられており、
前記バッフルの外周縁部側と前記容器の内周面との間には、前記両者間の方向に貫通している外周側貫通路が設けられていることを特徴とする請求項１４記載の冷却構造。
【請求項17】
前記液状冷媒に、循環装置が浸漬されており、
前記循環装置により循環させた前記液状冷媒は、前記筒状周壁部の内周側を通過することを特徴とする請求項１４記載の冷却構造。
前記循環装置により循環させた前記液状冷媒は、前記筒状周壁部の内周側を通過することを特徴とする請求項１４記載の冷却構造。
【請求項18】
前記筒状周壁部は、複数個並んで配置されていることを特徴とする請求項１４記載の冷却構造。
【請求項19】
前記循環装置は、複数個並んで配置されていることを特徴とする請求項１７記載の冷却構造。
【請求項20】
前記半導体スイッチング素子は、当該半導体スイッチング素子の表面に素子放熱フィンを備えていることを特徴とする請求項１～５，８，９，１１，１３，１５～１９の何れかに記載の冷却構造。
【請求項21】
前記半導体スイッチング素子は、当該半導体スイッチング素子の表面に素子放熱フィンを備えていることを特徴とする請求項１４記載の冷却構造。
【請求項22】
請求項１～５，８，９，１１，１３，１５～１９の何れかに記載の冷却構造を備えたパルス電源であって、
負荷と、当該負荷に対して電気的直列に接続されている直流電源と、の間に対し、前記複数個の半導体スイッチング素子が電気的直列に挿入接続されていることを特徴とするパルス電源。
負荷と、当該負荷に対して電気的直列に接続されている直流電源と、の間に対し、前記複数個の半導体スイッチング素子が電気的直列に挿入接続されていることを特徴とするパルス電源。
【請求項23】
請求項１４記載の冷却構造を備えたパルス電源であって、
負荷と、当該負荷に対して電気的直列に接続されている直流電源と、の間に対し、前記複数個の半導体スイッチング素子が電気的直列に挿入接続されていることを特徴とするパルス電源。
負荷と、当該負荷に対して電気的直列に接続されている直流電源と、の間に対し、前記複数個の半導体スイッチング素子が電気的直列に挿入接続されていることを特徴とするパルス電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷却構造およびパルス電源に係るものであって、例えば冷却が必要な複数個の半導体スイッチング素子を電気的直列に接続して実装されている電気機器の冷却構造やパルス電源等に貢献可能な技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば高速・高電圧出力のパルス幅変調式パルス電源としては、ＰＦＬやＰＦＮあるいはブルームラインによる回路方式もあるが、特にパルスの立ち上がり／立ち下がり時間が数十ｎｓと短く、かつ数百ｎｓまでの短いパルス幅出力が求められるような場合には、容易にパルス幅変調できるものとして、半導体スイッチング素子（以下、単にスイッチ素子と適宜称する）によってダイレクトに負荷に電力を供給する方式が有効とされている。
【0003】
図１６は、複数個のスイッチ素子ＳＷ（図１６，図１７中ではスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２）を用いたパルス発生回路の基本的な回路構成例を示すものである。このパルス発生回路は、主に、直流電源ＥＶと負荷ＬＤとの間に設けられたスイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２や、抵抗Ｒ１，Ｒ２等から構成されている。図１６中のＬは、直流電源ＥＶと負荷ＬＤとの間の浮遊インダクタンスである。このパルス発生回路において直流電源ＥＶ等で電源供給し、その直流電源ＥＶの応答性により電圧低下が考えられる場合には、図１６のようにコンデンサＣ0を挿入することが挙げられる。抵抗Ｒ１，Ｒ２は、直流電源ＥＶと負荷ＬＤとの間の浮遊インダクタンスＬの抑制や、当該負荷ＬＤによって発生するリンギングの抑制等のために挿入されている。
【0004】
このようなパルス発生回路では、例えば図１７に示すように、スイッチ素子ＳＷ１をＯＮ、スイッチ素子ＳＷ２をＯＦＦとすると負荷ＬＤ側の電圧が立ち上がり（図１７ではｔ２にて立ち上がり）、スイッチ素子ＳＷ１をＯＦＦ、スイッチ素子ＳＷ２をＯＮとすると電圧が立ち下がる（図１７ではｔ１にて立ち下がる）。
【0005】
なお、図１６のパルス発生回路において負荷ＬＤが抵抗負荷の場合、抵抗Ｒ２およびスイッチ素子ＳＷ２は不要であるが、容量性等により負荷ＬＤ側にエネルギーが残存する間に電圧を立ち下げるには、抵抗Ｒ２およびスイッチ素子ＳＷ２が必要となる。スイッチ素子ＳＷには、例えばＭＯＳＦＥＴ等の電力用半導体素子によって構成されたものを適用することが挙げられる。
【0006】
図１６のようなパルス発生回路において、主にプラズマ発生用途で使用する場合には、負荷ＬＤに印加される電圧は高電圧（例えば数ｋＶ～数十ｋＶ）となる。このため、スイッチ素子ＳＷについても、負荷ＬＤに印加される電圧が必要であることから、高耐圧が要求される。
【0007】
このような高耐圧が要求されるスイッチ素子ＳＷ等の要素を比較的低コストに実現する一つの手法としては、例えばディスクリート型のスイッチ素子ＳＷを適用し、当該スイッチ素子ＳＷ複数個を電気的直列に接続（例えば多段状に接続）して構成することが知られている。
【0008】
このように複数個のスイッチ素子を電気的直列に接続した電気機器の冷却方式の一つとしては、冷却水等の冷却媒体を循環させる方式が挙げられる。例えば特許文献１においては、窒化アルミニウム等の支持板（特許文献１では符号２，３）の一端面に複数個のスイッチ素子を並べて配置し、当該支持板の他端面に銅等からなる冷却水配管（特許文献１では符号４）を設けた冷却構造（以下、単に従来構造と適宜称する）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開２０１９－１１５１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
従来構造において、例えば各スイッチ素子のドレイン電極（例えばスイッチ素子のパッケージの底面）が、支持板を挟んで冷却水配管に近接し、その冷却水配管が接地されて接地電位になっている場合には、当該各スイッチ素子のドレインと冷却水配管（接地）との間に、それぞれ浮遊容量（例えば後述の図１８に示す浮遊容量Ｃ６～Ｃ１１）が発生してしまうことが考えられる。
【0011】
このような各スイッチ素子に係る浮遊容量が不均一になると、当該各スイッチ素子（例えば後述の図１８ではスイッチ素子ＳｉＣ１～ＳｉＣ５）の電圧分担も不均一となり、特に高圧側電圧に近い側（例えば後述の図１８ではスイッチ素子ＳｉＣ５側）の電圧は高くなり易い傾向となる。これにより、各スイッチ素子においては過電圧が印加され得るおそれがある。
【0012】
例えば特許文献１では、スイッチ素子を支持する支持板において、冷却水配管から離反して位置（特許文献１では符号１４で示す金属製支持バーにより支持）させることにより、浮遊容量の低減を図る旨が開示されているが、当該離反する距離が大きくなるに連れて、スイッチ素子の冷却効率が低減してしまうことが考えられる。
【0013】
本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたものであって、電気的直列に接続されている複数個のスイッチ素子の冷却効率の向上や当該各スイッチ素子の電圧分担の均一化に貢献可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
この発明による冷却構造の一態様は、筐体状で絶縁性の容器と、前記容器の内周側に充填されている液状冷媒と、複数個の半導体スイッチング素子が電気的直列に接続されているスイッチ素子群と、前記容器の一端側に設けられ、前記液状冷媒を冷却する熱交換部と、を備え、前記スイッチ素子群は、前記容器の内周側における前記熱交換部から離反した位置で、前記液状冷媒に浸漬されていることを特徴とする。
【0015】
前記熱交換部は、前記容器の一端側を成している熱伝導性の隔壁部と、前記隔壁部から前記容器の内周側に突出して前記液状冷媒に浸漬されている内周側フィンと、前記隔壁部から前記容器の外側側に突出している外周側フィンと、前記外周側フィンに送風する送風機と、を備えているものとしても良い。
【0016】
また、前記熱交換部は、前記容器の一端側を当該容器の内外方向に貫通して前記液状冷媒に浸漬され、当該容器の外周側から冷媒を循環させることが可能な循環管路と、前記循環管路の外周面のうち前記容器の内周側に設けられた放熱フィンと、を備えているものとしても良い。
【0017】
また、前記熱交換部は、前記容器の一端側を成している熱伝導性の隔壁部と、前記隔壁部から前記容器の内周側に突出して前記液状冷媒に浸漬されている内周側フィンと、前記隔壁部の内部に形成され、前記容器の外周側から冷媒を循環させることが可能な循環路と、を備えているものとしても良い。
【0018】
また、前記熱交換部は、複数個のラジエータフィンを有したラジエータを具備して成り、前記ラジエータフィンが、前記容器の内周面側から突出して前記液状冷媒に浸漬されているものとしても良い。
【0019】
また、前記容器の内周側において前記熱交換部と前記スイッチ素子群との両者間を交差する方向に延在しているバッフルを、更に備え、前記バッフルの中央部には、前記両者間の方向に貫通している中央部貫通路が設けられており、前記バッフルの外周縁部側と前記容器の内周面との間には、前記両者間の方向に貫通している外周側貫通路が設けられているとしても良い。
【0020】
また、前記液状冷媒に、循環装置が浸漬されており、前記循環装置は、前記容器の内周面に沿った方向のうち前記スイッチ素子群と前記熱交換部とを結ぶ沿面方向に位置し、前記液状冷媒を当該沿面方向へ循環可能なものとしても良い。
【0021】
また、前記循環装置は、液状冷媒を吸入する吸入口と、当該吸入した液状冷媒を吐出する吐出口と、を有し、前記吐出口は、前記スイッチ素子群に対向する位置に設けられ、前記吐出口の開口縁面に、当該開口縁面から前記スイッチ素子群に対向する方向に延在した形状の吐出口バッフルが、設けられているものとしても良い。
【0022】
また、複数個の前記循環装置が、前記沿面方向において分散した位置で、前記液状冷媒に浸漬されているものとしても良い。
【0023】
また、前記スイッチ素子群は、前記複数個の半導体スイッチング素子が、平板状の支持基板の一端側面に、当該一端側面に沿って直線状に配列するように実装されているものとしても良い。
【0024】
また、前記スイッチ素子群は、前記複数個の半導体スイッチング素子が、平板状の支持基板の一端側面に、当該一端側面に沿って直線状に配列するように実装されており、１個以上の筒状周壁部が、前記容器の内周側における前記熱交換部から離反した位置で、前記液状冷媒に浸漬されており、前記筒状周壁部の内周側には、前記スイッチ素子群を実装した支持基板が配置されていることを特徴しても良い。
【0025】
また、前記筒状周壁部には、電気部品が支持されていることを特徴としても良い。
【0026】
また、前記容器の内周側において前記熱交換部と前記筒状周壁部との両者間を交差する方向に延在しているバッフルを、更に備え、前記バッフルの中央部には、前記両者間の方向に貫通している中央部貫通路が設けられており、
前記バッフルの外周縁部側と前記容器の内周面との間には、前記両者間の方向に貫通している外周側貫通路が設けられていることを特徴としても良い。
前記バッフルの外周縁部側と前記容器の内周面との間には、前記両者間の方向に貫通している外周側貫通路が設けられていることを特徴としても良い。
【0027】
また、前記液状冷媒に、循環装置が浸漬されており、前記循環装置により循環させた前記液状冷媒は、前記筒状周壁部の内周側を通過することを特徴としても良い。
【0028】
また、前記筒状周壁部は、複数個並んで配置されていることを特徴としても良い。
【0029】
また、前記循環装置は、複数個並んで配置されていることを特徴としても良い。
【0030】
また、前記各半導体スイッチング素子は、当該半導体スイッチング素子の表面に素子放熱フィンを備えているものとしても良い。
【0031】
また、前記半導体スイッチング素子は、平板状の支持基板の一端側面に実装されており、前記容器は、それぞれ有底筒状の第１周壁部および第２周壁部を備え、当該第１周壁部および第２周壁部の各開口縁面により前記支持基板の外周縁部を挟んだ姿勢で、当該各開口縁面を互いに液密に接合して成り、前記支持基板の外周縁部のうち一部が、前記各開口縁面間を介して前記容器の内周側から外周側に突出し、当該支持基板の外周縁部のうち他部が、前記容器の内周面との間に隙間部を形成しているものとしても良い。
【0032】
この発明による電源の一態様は、前記冷却構造の何れかを備えたパルス電源であって、負荷と、当該負荷に対して電気的直列に接続されている直流電源と、の間に対し、前記複数個の半導体スイッチング素子が電気的直列に挿入接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0033】
以上示したように本発明によれば、電気的直列に接続されている複数個のスイッチ素子の冷却効率の向上や当該各スイッチ素子の電圧分担の均一化に貢献可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】実施例１による冷却構造を説明するための電気機器１１の概略構成図（（Ａ）は電気機器１１を図示Ｚ軸方向の一方側から観た外観図、（Ｂ）は電気機器１１を図示Ｙ軸方向の一方側から観た外観図（内部を部分的に仮想線で描写した図）、（Ｃ）はＢ１－Ｂ１線断面図）。
【図2】実施例２による冷却構造を説明するための電気機器１２の概略構成図（（Ａ）は電気機器１２を図示Ｚ軸方向の一方側から観た外観図、（Ｂ）は電気機器１２を図示Ｙ軸方向の一方側から観た外観図（内部を部分的に仮想線で描写した図）、（Ｃ）はＢ２－Ｂ２線断面図）。
【図3】実施例３による冷却構造を説明するための電気機器１３の概略構成図（（Ａ）は電気機器１３を図示Ｚ軸方向の一方側から観た外観図、（Ｂ）は電気機器１３を図示Ｙ軸方向の一方側から観た外観図（内部を部分的に仮想線で描写した図）、（Ｃ）はＢ３－Ｂ３線断面図）。
【図4】実施例４による冷却構造を説明するための電気機器１４の概略構成図（（Ａ）は電気機器１４を図示Ｚ軸方向の一方側から観た外観図、（Ｂ）は電気機器１４を図示Ｙ軸方向の一方側から観た外観図（内部を部分的に仮想線で描写した図）、（Ｃ）はＢ４－Ｂ４線断面図）。
【図5】実施例５による冷却構造を説明するための電気機器１５の概略構成図（（Ａ）は電気機器１５を図示Ｘ軸方向の一方側から観た外観図（内部を部分的に仮想線で描写した図）、（Ｂ）はＡ１－Ａ１線断面図）。
【図6】実施例６による冷却構造を説明するための電気機器１６の概略構成図（（Ａ）は電気機器１６を図示Ｘ軸方向の一方側から観た外観図（内部を部分的に仮想線で描写した図）、（Ｂ）はＡ２－Ａ２線断面図）。
【図7】実施例７による冷却構造を説明するための電気機器１７の概略構成図（（Ａ）は電気機器１７を図示Ｘ軸方向の一方側から観た外観図（内部を部分的に仮想線で描写した図）、（Ｂ）はＡ３－Ａ３線断面図）。
【図8】実施例８による冷却構造を説明するための電気機器１８の概略構成図（（Ａ）は電気機器１８を図示Ｘ軸方向の一方側から観た外観図（内部を部分的に仮想線で描写した図）、（Ｂ）はＡ４－Ａ４線断面図）。
【図9】実施例９による冷却構造を説明するための筒状周壁部Ｗの概略構成図（（Ａ）は筒状周壁部Ｗの概観斜視図、（Ｂ）は側壁部Ｗ２４を取り除いて内周側を臨んだ図）。
【図10】実施例９による冷却構造を説明するための電気機器ＷＡの概略構成図（（Ａ）は側壁部６２ａを取り外して内周側を臨んだ図、（Ｂ）は側壁部６２ｄを取り外して内周側を臨んだ図）。
【図11】実施例９による冷却構造を説明するための電気機器ＷＡの概略構成図（（Ａ）は蓋部６４を取り外して内周側を臨んだ図、（Ｂ）は側壁部６２ｂを取り外して内周側を臨んだ図）。
【図12】実施例１０による冷却構造を説明するための電気機器ＷＢの概略構成図（（Ａ）は側壁部６２ａを取り外して内周側を臨んだ図、（Ｂ）は側壁部６２ｄを取り外して内周側を臨んだ図）。
【図13】実施例１０による冷却構造を説明するための電気機器ＷＢの概略構成図（（Ａ）は蓋部６４を取り外して内周側を臨んだ図、（Ｂ）は側壁部６２ｂを取り外して内周側を臨んだ図）。
【図14】実施例１１による冷却構造を説明するための電気機器ＷＣの概略構成図（（Ａ）は側壁部６２ａを取り外して内周側を臨んだ図、（Ｂ）は側壁部６２ｄを取り外して内周側を臨んだ図）。
【図15】実施例１１による冷却構造を説明するための電気機器ＷＣの概略構成図（（Ａ）は蓋部６４を取り外して内周側を臨んだ図、（Ｂ）は側壁部６２ｂを取り外して内周側を臨んだ図）。
【図16】複数個のスイッチ素子を用いたパルス発生回路の一例を説明するための回路構成図。
【図18】浮遊容量を含むスイッチ素子（ＳｉＣ１～ＳｉＣ５）を電気的直列に接続した場合の一例を説明するための回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【0035】
本発明の実施形態における冷却構造は、従来構造とは全く異なるものであり、筐体状で絶縁性の容器と、その容器の内周側に充填されている絶縁性の液状冷媒と、複数個のスイッチ素子が電気的直列に接続されているスイッチ素子群と、前記容器の一端側に設けられて前記液状冷媒を冷却する熱交換部と、を備えたものである。そして、前記スイッチ素子群は、前記容器の内周側における前記熱交換部から離反した位置で、前記液状冷媒に浸漬されていることを特徴とする。
【0036】
従来構造の場合、例えば図１８に示す回路のスイッチ素子ＳｉＣ１～ＳｉＣ５のように、ドレインと接地との間それぞれに浮遊容量が発生してしまうことが考えられる。この図１８の回路では、スイッチ素子ＳｉＣ１～ＳｉＣ５が電気的直列に接続され、外付け抵抗Ｒ１～Ｒ５や外付けコンデンサＣ１～Ｃ５が設けられているが、浮遊容量Ｃ６～Ｃ１１が発生している状況が読み取れる。
【0037】
このような浮遊容量Ｃ６～Ｃ１１が存在していると、スイッチ素子ＳｉＣ１～ＳｉＣ５の電圧分担は不均一となり、特に高圧側電圧に近い側であるスイッチ素子ＳｉＣ５側の電圧が高くなり易い。例えば、浮遊容量Ｃ６～Ｃ１１の容量値が比較的大きく、当該容量値が不均一な場合には、各スイッチ素子ＳｉＣ１～ＳｉＣ５のドレイン－ソース間のインピーダンス（すなわち、浮遊容量Ｃ６～Ｃ１１，外付け抵抗Ｒ１～Ｒ５，外付けコンデンサＣ１～Ｃ５の合成インピーダンスで定まるインピーダンス）も、不均一になり易い傾向となる。これにより、各スイッチ素子ＳｉＣ１～ＳｉＣ５においては、過電圧が印加され得るおそれがある。
【0038】
なお、特許文献１に開示されている手法（スイッチ素子を支持する支持板を冷却水配管から離反して位置させる手法）によれば、浮遊容量を低減できる可能性はあるが、前記離反する距離が大きくなるに連れてスイッチ素子の冷却効率が低減してしまうことが考えられる。また、窒化アルミニウム等の支持板は比較的高価であるため、当該支持板を用いると、冷却構造の高コスト化を招くおそれも考えられる。
【0039】
一方、本実施形態の冷却構造によれば、スイッチ素子群を、容器内に充填されている液状冷媒に浸漬して冷却できるため、当該スイッチ素子群を十分に冷却することが可能である。また、前記容器は絶縁性を有し、接地電位になり得るような要素（従来構造では冷却水配管等；以下、接地電位要素と適宜称する）からスイッチ素子群を隔離することが可能である。これにより、スイッチ素子群の各スイッチ素子における浮遊容量の発生を抑制することが可能となる。
【0040】
すなわち、本実施形態の冷却構造によれば、電気的直列に接続されている複数個のスイッチ素子の冷却効率の向上や当該各スイッチ素子の電圧分担の均一化に貢献可能となる。
【0041】
本実施形態による冷却構造および当該冷却構造を備えたパルス電源は、前述のように容器内周側の液状冷媒にスイッチ素子群を浸漬し、そのスイッチ素子群から離反して位置する熱交換部によって液状冷媒を冷却できる構成であれば良く、種々の分野（例えば、半導体スイッチング素子分野，パルス電源分野，冷媒分野，熱交換器分野，容器分野等）の技術常識を適宜適用し、必要に応じて先行技術文献等を適宜参照して設計変形することが可能であり、その一例として以下の実施例１～８が挙げられる。なお、以下の実施例１～１１では、例えば重複する内容について同一符号を適用する等により、詳細な説明を適宜省略しているものとする。
【0042】
≪実施例１≫
図１は、本実施例１による冷却構造を説明するための電気機器１１の概略構成図である。この電気機器１１は、筐体状で絶縁性の容器２１と、当該容器２１の内周側に充填されている絶縁性の液状冷媒３と、複数個のスイッチ素子ＳＷが電気的直列に接続された状態で液状冷媒３に浸漬されているスイッチ素子群Ｇと、容器２１の一端側（図１では図示Ｚ軸方向の一端側（図示上側））でスイッチ素子群Ｇから離反した位置に設けられて液状冷媒３を冷却することが可能な熱交換部４１と、を主な要素として備えている。
図１は、本実施例１による冷却構造を説明するための電気機器１１の概略構成図である。この電気機器１１は、筐体状で絶縁性の容器２１と、当該容器２１の内周側に充填されている絶縁性の液状冷媒３と、複数個のスイッチ素子ＳＷが電気的直列に接続された状態で液状冷媒３に浸漬されているスイッチ素子群Ｇと、容器２１の一端側（図１では図示Ｚ軸方向の一端側（図示上側））でスイッチ素子群Ｇから離反した位置に設けられて液状冷媒３を冷却することが可能な熱交換部４１と、を主な要素として備えている。
【0043】
このような電気機器１１によれば、容器２１の内周側における熱交換部４１から離反した位置（図１では図示Ｚ軸方向における熱交換部４１の反対側の位置）にて、スイッチ素子群Ｇを液状冷媒３に浸漬した状態にすることができる。すなわち、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷを、接地電位要素から隔離した状態で冷却することが可能となる。液状冷媒３に吸熱された熱は、熱交換部４１によって容器２１の外周側に放熱されることとなる。
【0044】
＜スイッチ素子ＳＷおよびスイッチ素子群Ｇの構成例＞
図１のスイッチ素子群Ｇは、平板状の支持基板Ｐの一端側面Ｐ１に実装されている複数個（図１では図示Ｘ軸方向に延びる２列において各列に１４個ずつ配列し、各々の底部側のリード端子を介して実装した合計２８個）のスイッチ素子ＳＷにより、構成されている。支持基板Ｐには、所望の回路パターン（図示省略）が設けられており、これによりスイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷが電気的直列に接続されている。
図１のスイッチ素子群Ｇは、平板状の支持基板Ｐの一端側面Ｐ１に実装されている複数個（図１では図示Ｘ軸方向に延びる２列において各列に１４個ずつ配列し、各々の底部側のリード端子を介して実装した合計２８個）のスイッチ素子ＳＷにより、構成されている。支持基板Ｐには、所望の回路パターン（図示省略）が設けられており、これによりスイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷが電気的直列に接続されている。
【0045】
なお、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷは、例えば隣接する同士において熱干渉しない範囲内で、当該同士のリード端子間の距離（以下、隣接端子間距離と適宜称する）が短くなるように配置することが好ましい。具体例としては、図１に示すように、各スイッチ素子ＳＷを、支持基板Ｐの一端側面Ｐ１に対し、当該一端側面Ｐ１に沿って直線状に配列（図示Ｘ軸方向に配列）して実装することが挙げられる。
【0046】
このような配置構成によれば、各スイッチ素子ＳＷの浮遊容量の発生をより抑制して、当該各スイッチ素子ＳＷの電圧分担の均一化に貢献し易くなる可能性がある。また、電気機器１１の小型化にも貢献し易くなる可能性がある。
【0047】
スイッチ素子ＳＷや支持基板Ｐは、種々の態様を適用することが可能である。具体例として、電気機器１１がパルス電源の場合のスイッチ素子ＳＷには、ＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ等の容量性のゲートを備えた構造のパワースイッチング素子であってディスクリート型のものを適用することが挙げられる。また、支持基板Ｐは、例えば所望の回路パターンが印刷されているプリント基板等を適用することが挙げられる。
【0048】
＜容器２１の構成例＞
図１の容器２１は、それぞれ有底筒状の第１周壁部２ａおよび第２周壁部２ｂを筐体状に接合して成るものであって、当該容器２１の内周側に液状冷媒３を充填でき、その液状冷媒３にスイッチ素子群Ｇを浸漬できるように構成されている。
図１の容器２１は、それぞれ有底筒状の第１周壁部２ａおよび第２周壁部２ｂを筐体状に接合して成るものであって、当該容器２１の内周側に液状冷媒３を充填でき、その液状冷媒３にスイッチ素子群Ｇを浸漬できるように構成されている。
【0049】
第１周壁部２ａは、スイッチ素子群Ｇの外周側を包覆できる形状であって、当該スイッチ素子群Ｇと熱交換部４１との両者を所定距離離反した状態で保持できる大きさとなるように、第２周壁部２ｂよりも深度が深い形状となっている。
【0050】
また、第１周壁部２ａの底部側（図１では図示Ｚ軸方向の一端側）は、後述の熱交換部４１の隔壁部２ｃによって形成されている。この隔壁部２ｃは、例えば第１周壁部２ａ（隔壁部２ｃ以外の部位）に対して着脱自在となるように設けても良く、これにより、容器２１における開閉自在な蓋として機能させることも可能である。
【0051】
第１周壁部２ａ，第２周壁部２ｂにおいては、それぞれ同一形状の開口縁面２１ａ，２１ｂが形成されており、これら各開口縁面２１ａ，２１ｂにより支持基板Ｐの外周縁部（図１では基板部Ｐ２３，Ｐ２４の一部）を挟んだ姿勢で、当該各開口縁面２１ａ，２１ｂが互いに対向して接合されている。
【0052】
この接合構成において、図１の場合、支持基板Ｐの外周縁部のうちの一部（図示Ｙ軸方向側）である基板部Ｐ２１，Ｐ２２が、容器２１の内周側から外周側に突出するように構成されている。また、当該外周縁部のうちの他部（図示Ｘ軸方向側）である基板部Ｐ２３，Ｐ２４（図１では基板部Ｐ２３，Ｐ２４の中央寄りの部分）が、容器２１の内周側に位置し、当該容器２１の内周面２０ａとの間に隙間部２０ｂを形成するように構成されている。
【0053】
このような接合構成により、例えば基板部Ｐ２１，Ｐ２２を介して外部機器（図示省略）とスイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷとの間を電気的に接続することが可能となる。また、液状冷媒３が隙間部２０ｂを介して移動（図示Ｚ軸方向の移動）でき、当該液状冷媒３を容器２１の内周側において循環し易くなる。
【0054】
具体例として、容器２１においては、アクリル等の絶縁性材料（樹脂材料等）を適宜成形して得られたものを適用することが挙げられるが、当該絶縁性材料は液状冷媒３に対する耐久性（耐腐食性等）を考慮して適宜選定することが好ましい。液状冷媒３は、スイッチ素子ＳＷの稼動等を妨げない絶縁性の冷媒であれば良く、一例として絶縁性油や絶縁性有機溶剤（ガルデン（登録商標）等）を適用することが挙げられる。
【0055】
また、容器２１は、必要に応じてシール材等を適宜適用することにより、当該容器２１の内周側に充填した液状冷媒の漏出を抑制することが好ましい。例えば、各開口縁面２１ａ，２１ｂの両者においては、当該両者間にシール材を適宜介在させて液密に接合することが挙げられる。このように液密な接合により、たとえ前記のように各開口縁面２１ａ，２１ｂによって支持基板Ｐの外周縁部を挟んだ構成であっても、液状冷媒３の漏出を抑制することが十分可能となる。
【0056】
＜熱交換部４１の構成例＞
図1の熱交換部４１は、第１周壁部２ａの底部側を成している平板状で熱伝導性の隔壁部２ｃと、その隔壁部２ｃから容器２１の内周側に突出して液状冷媒３に浸漬されている内周側フィン４ａと、前記隔壁部２ｃから容器２１の外周側に突出している外周側フィンと４ｂと、その外周側フィン４ｂに送風する送風機４ｃと、を有した構成となっている。
図1の熱交換部４１は、第１周壁部２ａの底部側を成している平板状で熱伝導性の隔壁部２ｃと、その隔壁部２ｃから容器２１の内周側に突出して液状冷媒３に浸漬されている内周側フィン４ａと、前記隔壁部２ｃから容器２１の外周側に突出している外周側フィンと４ｂと、その外周側フィン４ｂに送風する送風機４ｃと、を有した構成となっている。
【0057】
内周側フィン４ａは、複数個の平板状のフィン部材４ａａが、隔壁部２ｃから容器２１の内周側に突出して液状冷媒３に浸漬された姿勢で、図示Ｘ軸方向に配列された構成となっている。外周側フィン４ｂは、複数個の平板状のフィン部材４ｂｂが、隔壁部２ｃから容器２１の外周側に突出した姿勢で、図示Ｘ軸方向に配列された構成となっている。
【0058】
送風機４ｃは、隔壁部２ｃにおける容器２１の外周側であって、外周側フィン４ｂの図示Ｘ軸方向において隣接した位置に設けられ、当該外周側フィン４ｂに送風できるように構成されている。
【0059】
このように構成された熱交換部４１によれば、液状冷媒３に蓄積されている熱（例えばスイッチ素子ＳＷの稼動により発生した熱）を内周側フィン４ａによって吸熱し、その吸熱した熱を外周側フィン４ｂ，送風機４ｃを介して容器２１の外周側に放熱することが可能となる。
【0060】
具体例として、隔壁部２ｃ，内周側フィン４ａ，外周側フィン４ｂは、金属材料等（銅等）の熱伝導性の材料を適宜成形（例えば隔壁部２ｃ，内周側フィン４ａ，外周側フィン４ｂを一体成形）して得られたものを適用することが挙げられる。内周側フィン４ａの形状は、当該内周側フィン４ａとスイッチ素子群Ｇとの両者が所定距離離反した状態となるように、適宜設定（図１では図示Ｚ軸方向の寸法を適宜設定）する。送風機４ｃは、複数個のファンブレードを有したプロペラ式の冷却ファンが挙げられる。
【0061】
＜電気機器１１および従来構造の浮遊容量の一例＞
電気機器１１のスイッチ素子ＳＷに発生し得る浮遊容量をＣとすると、下記（１）式が成り立つ。なお、下記（１）式において、ｄは対地間の距離、Ｓは電極面積、ε０は真空の誘電率、εｓは比誘電率とする。
電気機器１１のスイッチ素子ＳＷに発生し得る浮遊容量をＣとすると、下記（１）式が成り立つ。なお、下記（１）式において、ｄは対地間の距離、Ｓは電極面積、ε０は真空の誘電率、εｓは比誘電率とする。
【0062】
Ｃ＝ε０×εｓ×（Ｓ／ｄ） ……（１）
この（１）式を従来構造のスイッチ素子に適用した場合、当該従来構造の冷却水配管が窒化アルミニウム等からなるものとすると、比誘電率εｓは比較的大きい６～８程度（後述の電気機器１１の場合と比較して大きい値）となることが読み取れる。また、当該従来構造のスイッチ素子を十分に冷却するには、冷却水配管とスイッチ素子との両者を互いに接近させる必要があるため、対地間の距離ｄは比較的小さい値（後述の電気機器１１の場合と比較して小さい値）になってしまうことが読み取れる。
この（１）式を従来構造のスイッチ素子に適用した場合、当該従来構造の冷却水配管が窒化アルミニウム等からなるものとすると、比誘電率εｓは比較的大きい６～８程度（後述の電気機器１１の場合と比較して大きい値）となることが読み取れる。また、当該従来構造のスイッチ素子を十分に冷却するには、冷却水配管とスイッチ素子との両者を互いに接近させる必要があるため、対地間の距離ｄは比較的小さい値（後述の電気機器１１の場合と比較して小さい値）になってしまうことが読み取れる。
【0063】
一方、（１）式を電気機器１１に適用した場合、当該電気機器１１の液状冷媒３が一般的な絶縁性油や絶縁性有機溶剤であるとすると、比誘電率εｓは比較的小さい２～３程度となることが読み取れる。また、スイッチ素子ＳＷが容器２１の内周側の液状冷媒３に浸漬され、接地電位要素から隔離されているため、対地間の距離ｄは比較的大きい値となることが読み取れる。
【0064】
したがって、以上示した実施例１の冷却構造によれば、従来構造と比較して、電気機器１１のスイッチ素子ＳＷに係る浮遊容量Ｃが小さくなり、ドレイン－ソース間のインピーダンスが均一化し、当該スイッチ素子ＳＷの電圧分担が均一化されることが判る。
【0065】
≪実施例２≫
図２は、本実施例２による冷却構造を説明するための電気機器１２の概略構成図である。この電気機器１２は、電気機器１１と同様の構成であって、熱交換部４１を備える替わりに、熱交換部４２を備えたものとなっている。
図２は、本実施例２による冷却構造を説明するための電気機器１２の概略構成図である。この電気機器１２は、電気機器１１と同様の構成であって、熱交換部４１を備える替わりに、熱交換部４２を備えたものとなっている。
【0066】
＜熱交換部４２の構成例＞
図２の熱交換部４２は、容器２１の一端側（図２では第１周壁部２ａの底部側寄りの部位２２，２３）を当該容器２１の内外方向（以下、単に内外方向と適宜称する）に貫通して液状冷媒３に浸漬されている循環管路４ｄと、その循環管路４ｄの外周面のうち容器２１の内周側に設けられた放熱フィンと４ｅと、を有した構成となっている。
図２の熱交換部４２は、容器２１の一端側（図２では第１周壁部２ａの底部側寄りの部位２２，２３）を当該容器２１の内外方向（以下、単に内外方向と適宜称する）に貫通して液状冷媒３に浸漬されている循環管路４ｄと、その循環管路４ｄの外周面のうち容器２１の内周側に設けられた放熱フィンと４ｅと、を有した構成となっている。
【0067】
循環管路４ｄにおいては、例えば容器２１の外周側の冷媒循環装置（図示省略）からの冷媒（以下、単に外部冷媒と適宜称する）を、部位２２側から供給して循環（例えば図２中の矢印ａ１，ａ２のように循環）できるように、構成されている。外部冷媒は、例えば液状冷媒３のように絶縁性のものに限定されず、種々の態様を適用することが可能である。
【0068】
図２の循環管路４ｄの場合、容器２１における互いに距離を隔てた複数個所の部位２２，２３を内外方向に貫通して、当該容器２１の内周側の当該部位２２，２３間を往復するように延在（図２ではＵ字状に延在）し、液状冷媒３に浸漬して設けられている。
【0069】
放熱フィン４ｅは、複数個のリング状のフィン部材４ｅｅが、循環管路４ｄの外周面のうち容器２１の内周側に設けられ、当該各フィン部材４ｅｅが当該循環管路４ｄの軸心方向に配列された構成となっている。このように循環管路４ｄに放熱フィン４ｅが設けられた構成の熱交換部４２の具体例としては、エロフィンチューブが挙げられる。
【0070】
このような構成の熱交換部４２によれば、液状冷媒３に蓄積されている熱を、循環管路４ｄの外周面や内周側フィン４ａによって吸熱できる。そして、当該吸熱した熱は、外部冷媒を介して容器２１の外周側に放熱することが可能となる。
【0071】
以上示した実施例２の冷却構造によれば、実施例１と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例２の熱交換部４２によれば送風機４ｃが不要であるため、冷却構造の小型化，簡略化，低コスト化等に、貢献できる可能性がある。
【0072】
≪実施例３≫
図３は、本実施例３による冷却構造を説明するための電気機器１３の概略構成図である。この電気機器１３は、電気機器１１と同様の構成であって、熱交換部４１を備える替わりに、熱交換部４３を備えたものとなっている。
図３は、本実施例３による冷却構造を説明するための電気機器１３の概略構成図である。この電気機器１３は、電気機器１１と同様の構成であって、熱交換部４１を備える替わりに、熱交換部４３を備えたものとなっている。
【0073】
＜熱交換部４３の構成例＞
図３の熱交換部４３は、容器２１の一端側（図３では第１周壁部２ａの底部側）を成している平板状で熱伝導性の隔壁部２ｃと、当該隔壁部２ｃから当該容器２１の内周側に突出して液状冷媒３に浸漬されている内周側フィン４ａと、当該隔壁部２ｃの内部に形成された循環路４ｆと、を有した構成となっている。
図３の熱交換部４３は、容器２１の一端側（図３では第１周壁部２ａの底部側）を成している平板状で熱伝導性の隔壁部２ｃと、当該隔壁部２ｃから当該容器２１の内周側に突出して液状冷媒３に浸漬されている内周側フィン４ａと、当該隔壁部２ｃの内部に形成された循環路４ｆと、を有した構成となっている。
【0074】
図３の循環路４ｆの場合、隔壁部２ｃの内部において図示Ｘ軸方向に往復するように延在（図３ではＵ字状に延在）し、部位２２側から外部冷媒を供給して循環（例えば図３中の矢印ａ３，ａ４のように循環）できるように構成されている。
【0075】
このような循環路４ｆは、適宜構成することが可能である。その一例としては、隔壁部２ｃを形成する際に、当該隔壁部２ｃに用いる材料（例えば銅等の金属材料）を適宜成形（隔壁部２ｃの内部に循環路４ｆが形成されるように成形）して実現することが挙げられる。
【0076】
以上示した実施例３の冷却構造によれば、実施例１，２と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例３の熱交換部４３によれば、送風機４ｃが不要であり、また容器２１の一部を成している隔壁部２ｃ内（循環路４ｆ）に外部冷媒を供給して循環できる構成であるため、冷却構造の小型化，簡略化，低コスト化等に、より貢献できる可能性がある。
【0077】
≪実施例４≫
図４は、本実施例４による冷却構造を説明するための電気機器１４の概略構成図である。この電気機器１４は、電気機器１３と同様の構成であって、熱交換部４３の内周側フィン４ａとスイッチ素子群Ｇとの両者間に介在するバッフル５を、更に備えたものとなっている。
図４は、本実施例４による冷却構造を説明するための電気機器１４の概略構成図である。この電気機器１４は、電気機器１３と同様の構成であって、熱交換部４３の内周側フィン４ａとスイッチ素子群Ｇとの両者間に介在するバッフル５を、更に備えたものとなっている。
【0078】
＜バッフル５の構成例＞
図４のバッフル５は、容器２１の内周側において、熱交換部４３の内周側フィン４ａとスイッチ素子群Ｇとの両者間を交差する方向（図４では図示Ｘ軸方向）に延在した形状となっている。具体的に、図４のバッフル５の場合、当該バッフル５の中央部から外周縁部に近づくに連れて、容器２１の一端側（図４では第１周壁部２ａの底部側）に上り傾斜するように延在した形状となっている。
図４のバッフル５は、容器２１の内周側において、熱交換部４３の内周側フィン４ａとスイッチ素子群Ｇとの両者間を交差する方向（図４では図示Ｘ軸方向）に延在した形状となっている。具体的に、図４のバッフル５の場合、当該バッフル５の中央部から外周縁部に近づくに連れて、容器２１の一端側（図４では第１周壁部２ａの底部側）に上り傾斜するように延在した形状となっている。
【0079】
バッフル５の中央部においては、当該中央部を図示Ｚ軸方向に貫通している中央部貫通路５１が設けられている。また、バッフル５の外周縁部においては、図示Ｚ軸方向の他端側に折曲されて折曲部５２を有した形状となっている。
【0080】
また、バッフル５の外周縁部側と容器２１の内周面２０ａとの両者間（図４では図示Ｘ軸方向の間）には隙間が設けられており、これにより、当該両者間を図示Ｚ軸方向に貫通している外周側貫通路５３が設けられている。
【0081】
このようなバッフル５を備えたことにより、液状冷媒３において自然対流が発生し易くなる。具体的に、液状冷媒３においては、スイッチ素子ＳＷの稼動により発生した熱を吸熱して温度分布が不均一になると、容器２１の内周側において移動し易くなる。そして、図４のようにバッフル５が配置されている場合には、当該液状冷媒３はバッフル５の中央部貫通路５１，外周側貫通路５３を順次通過しながら移動（例えば図４中の矢印ａ５，ａ６のように移動）し、自然対流が発生し易くなる。この自然対流により、液状冷媒３に吸熱されている熱が熱交換部４３に熱伝導し易くなる。
【0082】
バッフル５は、前述のように液状冷媒３の自然対流を発生し易くするものであれば良く、種々の態様を適用することが可能である。例えば、バッフル５の外周縁部側と容器２１の内周面２０ａとの両者間に隙間が無い場合（例えば両者が当接している場合）には、当該バッフル５の外周縁部側において図示Ｚ軸方向の貫通加工等を施すことにより、図４と同様に、容器２１の内周面２０ａとの間に外周側貫通路５３を設けることが可能となる。
【0083】
以上示した実施例４の冷却構造によれば、実施例１～３と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例４のバッフル５によれば、液状冷媒３において自然対流が発生し易くなり、スイッチ素子群Ｇの冷却効率に更に貢献できる可能性がある。
【0084】
なお、バッフル５においては、電気機器１１における熱交換部４１とスイッチ素子群Ｇとの間に介在したり、電気機器１２における熱交換部４２とスイッチ素子群Ｇとの間に介在しても良く、これにより実施例４と同様の作用効果を奏することが可能となる。
【0085】
≪実施例５≫
図５は、本実施例５による冷却構造を説明するための電気機器１５の概略構成図である。この電気機器１５は、電気機器１１～１４と同様の構成であって、液状冷媒３を撹拌して循環する循環装置７を、更に備えたものとなっている。
図５は、本実施例５による冷却構造を説明するための電気機器１５の概略構成図である。この電気機器１５は、電気機器１１～１４と同様の構成であって、液状冷媒３を撹拌して循環する循環装置７を、更に備えたものとなっている。
【0086】
図５の電気機器１５の場合、筐体状で絶縁性の容器６０と、当該容器６０の内周側に充填されている絶縁性の液状冷媒３と、複数個のスイッチ素子ＳＷが電気的直列に接続された状態で液状冷媒３に浸漬されているスイッチ素子群Ｇと、容器６０の一端側（図５では図示Ｚ軸方向の一端側（図示上側））でスイッチ素子群Ｇから離反した位置に設けられて液状冷媒３を冷却することが可能な熱交換部４４と、容器６０の内周側に設けられて液状冷媒３を撹拌して循環する循環装置７と、を主な要素として備えている。
【0087】
循環装置７は、容器６０の内周面６０ａに沿った方向のうちスイッチ素子群Ｇと熱交換部４４とを結ぶ方向（以下、沿面方向と適宜称する）に位置し、液状冷媒３を当該沿面方向へ循環（例えば図５（Ａ）では矢印ｙ１～ｙ３の方向に循環）できるように設けられている。
【0088】
このような電気機器１５によれば、容器６０の内周側における熱交換部４４から離反した位置（図５では図示Ｚ軸方向における熱交換部４４の反対側の位置）にて、スイッチ素子群Ｇを液状冷媒３に浸漬した状態にすることができる。すなわち、電気機器１１～１４と同様に、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷを、接地電位要素から隔離した状態で冷却することが可能となる。液状冷媒３に吸熱された熱は、熱交換部４４によって容器６０の外周側に放熱されることとなる。
【0089】
＜容器６０の構成例＞
図５の容器６０は、有底筒状の周壁部６ａと、当該周壁部６ａの開口側に対して開閉自在に設けられた蓋部６ｂと、を有して成る筐体状であって、当該容器６０の内周側に液状冷媒３を充填でき、その液状冷媒３にスイッチ素子群Ｇを浸漬できるように構成されている。この容器６０は、容器２１と同様に、アクリル等の絶縁性材料（樹脂材料等）を適宜成形して得られたものを適用することが挙げられ、必要に応じてシール材等を適宜適用することも挙げられる。
図５の容器６０は、有底筒状の周壁部６ａと、当該周壁部６ａの開口側に対して開閉自在に設けられた蓋部６ｂと、を有して成る筐体状であって、当該容器６０の内周側に液状冷媒３を充填でき、その液状冷媒３にスイッチ素子群Ｇを浸漬できるように構成されている。この容器６０は、容器２１と同様に、アクリル等の絶縁性材料（樹脂材料等）を適宜成形して得られたものを適用することが挙げられ、必要に応じてシール材等を適宜適用することも挙げられる。
【0090】
周壁部６ａは、当該周壁部６ａの内周側にスイッチ素子群Ｇ，熱交換部４４，循環装置７を沿面方向に所定距離を隔てて位置するように収納できる形状であって、当該スイッチ素子群Ｇと熱交換部４４との両者を所定距離離反した状態で保持できる大きさ（深度が深い形状）となっている。
【0091】
具体的に、図５（Ａ）の容器６０の場合、当該周壁部６ａの内周側の底部側で図示Ｙ軸方向の一端側（図示左側）寄りにスイッチ素子群Ｇを配置し、当該周壁部６ａの内周側の蓋部６ｂ側で図示Ｙ軸方向の他端側（図示右側）寄りに熱交換部４４を配置できる形状となっている。
【0092】
＜熱交換部４４の構成例＞
熱交換部４４は、熱交換部４１～４３と同様に、液状冷媒３を冷却できるものであれば良く、その一例として、図５に示すようなラジエータ４ｇを具備した構造を適用することが挙げられる。
熱交換部４４は、熱交換部４１～４３と同様に、液状冷媒３を冷却できるものであれば良く、その一例として、図５に示すようなラジエータ４ｇを具備した構造を適用することが挙げられる。
【0093】
図５の熱交換部４４の場合、ラジエータフィン４ｇａを有したラジエータ４ｇを具備して成り、当該ラジエータ４ｇが液状冷媒３に浸漬するように設置（例えば、フランジ類等のラジエータ装備品を用いて内周面６０ａに取り付けられ、容器６０外側から冷却水を通流できるように設置）された態様となっている。
【0094】
具体的に、図５（Ａ）の熱交換部４４のラジエータ４ｇの場合、周壁部６ａの内周側の蓋部６ｂ側で図示Ｙ軸方向の他端側（図示右側）寄りの位置にて、液状冷媒３に浸漬されている。ラジエータ４ｇは、複数個の平板状のラジエータフィン４ｇａが、容器６０の内周面６０ａ側から突出（容器６０の内周側に突出）して液状冷媒３に浸漬された姿勢で、図示Ｘ軸方向に配列された構成となっている。
【0095】
＜循環装置７＞
循環装置７は、液状冷媒３を撹拌して沿面方向に循環できるものであれば良く、その一例として、図５に示すようなクロスフローファン構造を適用することが挙げられる。
循環装置７は、液状冷媒３を撹拌して沿面方向に循環できるものであれば良く、その一例として、図５に示すようなクロスフローファン構造を適用することが挙げられる。
【0096】
図５の循環装置７の場合、液状冷媒３を吸入する吸入口７１と、当該吸入した液状冷媒３を吐出する吐出口７２と、を有した態様となっている。また、図５（Ａ）に示すように、周壁部６ａの内周側の底部側で図示Ｙ軸方向の他端側（図示右側）寄りの位置において、吸入口７１が熱交換部４４と対向し吐出口７２がスイッチ素子群Ｇと対向する姿勢となるように、配置されている。
【0097】
このような循環装置７を稼動させることにより、液状冷媒３が沿面方向へ循環することとなる。具体例としては、図５（Ａ）に示す矢印ｙ１のように、液状冷媒３が、循環装置７の吸入口７１により吸引された後、矢印ｙ２のように吐出口７２からスイッチ素子群Ｇ側に吐出される。次に、スイッチ素子群Ｇ側の熱を吸熱した液状冷媒（吸熱して比較的高温になった液状冷媒）３は、矢印ｙ３のように流動し、熱交換部４４により冷却（放熱）された後、再び循環装置７の吸入口７１により吸引されて循環することとなる。
【0098】
＜その他＞
容器６０内のスイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷ，循環装置７は、例えば、蓋部６ｂを貫通する配線（図示省略）等を介して、外部機器（図示省略）と電気的に適宜接続することが可能であり、当該接続構成は特に限定されるものではない。
容器６０内のスイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷ，循環装置７は、例えば、蓋部６ｂを貫通する配線（図示省略）等を介して、外部機器（図示省略）と電気的に適宜接続することが可能であり、当該接続構成は特に限定されるものではない。
【0099】
以上示した実施例５の冷却構造によれば、実施例１～４と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例５の循環装置７によれば、液状冷媒３を強制的に循環しながら熱交換部４４により冷却できるため、液状冷媒３において温度分布の差が生じないように抑制でき、例えばスイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷをより冷却し易くなる。これにより、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷにおいて、隣接端子間距離を短くし易くなり、当該各スイッチ素子ＳＷの電圧分担の均一化や電気機器１５の小型化に貢献し易くなる。
【0100】
≪実施例６≫
図６は、本実施例６による冷却構造を説明するための電気機器１６の概略構成図である。この電気機器１６は、電気機器１５と同様の構成であって、循環装置７の吐出口７２に吐出口バッフル７３を備えたものとなっている。
図６は、本実施例６による冷却構造を説明するための電気機器１６の概略構成図である。この電気機器１６は、電気機器１５と同様の構成であって、循環装置７の吐出口７２に吐出口バッフル７３を備えたものとなっている。
【0101】
図６の吐出口バッフル７３は、吐出口７２の開口縁面に設けられ、当該開口縁面からスイッチ素子群Ｇに対向する方向（吐出口７２の開口方向）に延在した形状となっている。
【0102】
このような吐出口バッフル７３を備えたことにより、吐出口７２から吐出される液状冷媒３を、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷに対して供給し易くなる。
【0103】
以上示した実施例６の冷却構造によれば、実施例１～５と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例６の吐出口バッフル７３によれば、例えば実施例５の場合と比較して、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷを集中的に冷却し易くなる。これにより、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷにおいて、隣接端子間距離をより短くし易くなり、当該各スイッチ素子ＳＷの電圧分担の均一化や電気機器１６の小型化により貢献し易くなる。
【0104】
≪実施例７≫
図７は、本実施例７による冷却構造を説明するための電気機器１７の概略構成図である。この電気機器１７は、電気機器１６と同様の構成であって、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷが、当該スイッチ素子ＳＷの表面に素子放熱フィン４ｈを備えたものとなっている。
図７は、本実施例７による冷却構造を説明するための電気機器１７の概略構成図である。この電気機器１７は、電気機器１６と同様の構成であって、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷが、当該スイッチ素子ＳＷの表面に素子放熱フィン４ｈを備えたものとなっている。
【0105】
【0106】
素子放熱フィン４ｈは、複数個の平板状のフィン部材４ｈａが、素子一端側面から図示Ｘ軸方向に突出した姿勢で、図示Ｚ軸方向に配列された構成となっている。
【0107】
以上示した実施例７の冷却構造によれば、実施例１～６と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例７の素子放熱フィン４ｈによれば、例えば実施例６の場合と比較して、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷの表面積を大きくすることができ、液状冷媒３との熱抵抗を低減することが可能となる。これにより、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷにおいて、隣接端子間距離をより短くし易くなり、当該各スイッチ素子ＳＷの電圧分担の均一化や電気機器１７の小型化により貢献し易くなる。
【0108】
≪実施例８≫
図８は、本実施例８による冷却構造を説明するための電気機器１８の概略構成図である。この電気機器１８は、電気機器１７と同様の構成であって、複数個の循環装置７（図８中では２個の循環装置７ａ，７ｂ）を備えたものとなっている。
図８は、本実施例８による冷却構造を説明するための電気機器１８の概略構成図である。この電気機器１８は、電気機器１７と同様の構成であって、複数個の循環装置７（図８中では２個の循環装置７ａ，７ｂ）を備えたものとなっている。
【0109】
図８の循環装置７ａ，７ｂは、沿面方向における分散した位置で液状冷媒３に浸漬され、当該液状冷媒３を当該沿面方向へ循環できるように設けられていれば良い。例えば図８の循環装置７ａ，７ｂの場合、沿面方向において互いに対向する位置に設けられている。
【0110】
具体的に、循環装置７ａは、図８（Ａ）に示すように、周壁部６ａの内周側の底部側で図示Ｙ軸方向の他端側（図示右側）寄りの位置において、吸入口７１が熱交換部４４と対向し吐出口７２がスイッチ素子群Ｇと対向する姿勢となるように、配置されている。また、循環装置７ｂは、図８（Ａ）に示すように、周壁部６ａの内周側の蓋部６ｂ側で図示Ｙ軸方向の一端側（図示左側）寄りの位置において、吸入口７１がスイッチ素子群Ｇと対向し吐出口７２が熱交換部４４と対向する姿勢となるように、配置されている。
【0111】
このような循環装置７ａ，７ｂを稼動させることにより、液状冷媒３が沿面方向へ循環することとなる。具体例としては、図８（Ａ）に示す矢印ｙ１のように、液状冷媒３が、循環装置７ａの吸入口７１により吸引された後、矢印ｙ２のように当該循環装置７ａの吐出口７２からスイッチ素子群Ｇ側に吐出される。次に、スイッチ素子群Ｇ側の熱を吸熱した液状冷媒（吸熱して比較的高温になった液状冷媒）３は、矢印ｙ３１のように流動し、循環装置７ｂの吸入口７１により吸引された後、矢印ｙ３２のように当該循環装置７ｂの吐出口７２から熱交換部４４側に吐出される。そして、熱交換部４４により冷却（放熱）された液状冷媒３は、再び循環装置７ａの吸入口７１により吸引されて循環することとなる。
【0112】
以上示した実施例８の冷却構造によれば、実施例１～７と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例８の各循環装置７（７ａ，７ｂ）によれば、例えば実施例５～７の場合と比較して、液状冷媒３を強制的により循環し易くなり、液状冷媒３において温度分布の差が生じないようにより抑制できる。これにより、スイッチ素子群Ｇの各スイッチ素子ＳＷにおいて、隣接端子間距離をより短くし易くなり、当該各スイッチ素子ＳＷの電圧分担の均一化や電気機器１５の小型化により貢献し易くなる。
【0113】
≪実施例９≫
図１～図８に示す電気機器１１～１８では、スイッチ素子群Ｇを支持基板Ｐに実装した状態で液状冷媒に浸漬しているが、当該スイッチ素子群Ｇおよび支持基板Ｐにおいては、例えば図９に示すような筒状周壁部Ｗの内周側に配置した状態で、液状冷媒３に浸漬しても良い。
図１～図８に示す電気機器１１～１８では、スイッチ素子群Ｇを支持基板Ｐに実装した状態で液状冷媒に浸漬しているが、当該スイッチ素子群Ｇおよび支持基板Ｐにおいては、例えば図９に示すような筒状周壁部Ｗの内周側に配置した状態で、液状冷媒３に浸漬しても良い。
【0114】
図９に示す筒状周壁部Ｗは、例えば金属パネルを折曲加工することにより筒状に成形して成るものであって、当該筒状周壁部Ｗの軸心方向の両端に開口部Ｗ１１，Ｗ１２を有した形状となっている。この筒状周壁部Ｗの内周側には、スイッチ素子群Ｇを実装（図９（Ｂ）では、複数個のスイッチ素子ＳＷが一端側面Ｐ１に沿って直線状に配列（図示Ｘ軸方向に配列）されているスイッチ素子群Ｇを実装）した支持基板Ｐが、配置されている。図９（Ｂ）の場合、内周面Ｗ１３の底壁部Ｗ２１側に、支持基板Ｐの他端側面Ｐ２が支持（図９（Ｂ）では支柱Ｐ３を介して支持）されている。
【0115】
このように構成された筒状周壁部Ｗにおいては、スイッチ素子群Ｇおよび支持基板Ｐの他に、例えばスイッチ素子ＳＷに対して電気的接続可能な電気部品（例えば後述の駆動用コアユニットＵ，抵抗Ｒｗ，コンデンサＣｗ；以下、適宜纏めて単に電気部品と称する）を配置しても良く、これにより当該スイッチ素子群Ｇ，支持基板Ｐ，電気部品を一体化させることが可能となる。
【0116】
筒状周壁部Ｗに配置する電気部品の位置は、適宜設定することが可能であり、特に限定されるものではない。例えば、図９（Ｂ）に示すように、筒状周壁部Ｗの内周側の余剰スペース（図９（Ｂ）では天上壁部Ｗ２２側の余剰スペース）に、各スイッチ素子ＳＷそれぞれに対応した駆動用コアユニットＵを適宜配置することが挙げられる。
【0117】
駆動用コアユニットＵは、種々の態様を適用することが可能であり、その一例としては、スイッチ素子ＳＷを駆動するための電源生成や制御信号（ゲートオン・オフ信号）送信の機能を有した態様が挙げられる。図９（Ｂ）の各駆動コアユニットＵの場合、それぞれの駆動回路基板Ｕ１の一端側面にコアＵ２が実装（図９（Ｂ）では２個実装）された構成であって、それぞれ筒状周壁部Ｗの軸心方向（図９（Ｂ）では図示Ｘ軸方向）に所定間隔を隔てて配置されている。また、各駆動回路基板Ｕ１は、筒状周壁部Ｗの径方向（図９（Ｂ）では図示Ｚ軸方向）に沿って立設した姿勢で、内周面Ｗ１３の側壁部Ｗ２３側または／および側壁部Ｗ２４側に支持することが挙げられる。
【0118】
また、各駆動回路基板Ｕ１間（図中では各駆動回路基板Ｕ１間のうちの３箇所）には、必要に応じて、筒状周壁部Ｗの径方向に沿って延在した形状の仕切壁Ｗ１４を適宜介在することが挙げられる。また、筒状周壁部Ｗの内周側の余剰スペースが狭い場合には、後述の図１０，図１１に示すように筒状周壁部Ｗの外周側に電気部品を支持（例えば後述の図１０，図１１のように、外周面Ｗ１５に抵抗Ｒｗ，コンデンサＣｗを支持）して配置することも挙げられる。
【0119】
＜筒状周壁部Ｗの適用した場合の電気機器の構成例＞
図１０，図１１は、本実施例９による冷却構造を説明するための電気機器ＷＡの概略構成図である。この電気機器ＷＡは、電気機器１１～１４と同様の構成であって、スイッチ素子群Ｇ，支持基板Ｐ，電気部品を一体化させた筒状周壁部Ｗが、液状冷媒３に対して１個以上（図１０，図１１中では１０個）浸漬されたものとなっている。
図１０，図１１は、本実施例９による冷却構造を説明するための電気機器ＷＡの概略構成図である。この電気機器ＷＡは、電気機器１１～１４と同様の構成であって、スイッチ素子群Ｇ，支持基板Ｐ，電気部品を一体化させた筒状周壁部Ｗが、液状冷媒３に対して１個以上（図１０，図１１中では１０個）浸漬されたものとなっている。
【0120】
図１０，図１１の電気機器ＷＡの場合、筐体状で絶縁性の容器６０Ａと、当該容器６０Ａの内周側に充填されている液状冷媒３と、液状冷媒３に浸漬されている筒状周壁部Ｗと、容器６０Ａの一端側（図５では図示Ｚ軸方向の一端側（図示上側））で筒状周壁部Ｗ（筒状周壁部群ＷＧ）から離反した位置に設けられて液状冷媒３を冷却することが可能な熱交換部４４Ａと、を主な要素として備えている。
【0121】
液状冷媒３に浸漬された筒状周壁部Ｗの内周側においては、開口部Ｗ１１，Ｗ１２を介して、当該液状冷媒３が流出入して循環される。これにより、当該筒状周壁部Ｗの内周側に配置されたスイッチ素子群Ｇを冷却することができ、液状冷媒３に吸熱された熱は、熱交換部４４Ａによって容器６０Ａの外周側に放熱されることとなる。
【0122】
＜容器６０Ａの構成例＞
図１０，図１１の容器６０Ａは、平板状の底壁部６１と、当該底壁部６１の一端側面の四方を包囲するように立設して延在している筒状の周壁部６２（図１０，図１１では平板状の側壁部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄが立設して延在している周壁部６２）と、当該周壁部６２の立設方向の開口部６３に対して開閉自在に設けられた蓋部６４と、を有して成る筐体状であって、当該容器６０Ａの内周側に液状冷媒３を充填でき、その液状冷媒３に熱交換部４４Ａ，筒状周壁部Ｗ（その他、例えば筒状周壁部Ｗに支持される抵抗Ｒｗ，コンデンサＣｗ等の電気部品）を浸漬できるように構成されている。この容器６０Ａは、容器２１と同様に、アクリル等の絶縁性材料（樹脂材料等）を適宜成形して得られたものを適用することが挙げられ、必要に応じてシール材等を適宜適用することも挙げられる。
図１０，図１１の容器６０Ａは、平板状の底壁部６１と、当該底壁部６１の一端側面の四方を包囲するように立設して延在している筒状の周壁部６２（図１０，図１１では平板状の側壁部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄが立設して延在している周壁部６２）と、当該周壁部６２の立設方向の開口部６３に対して開閉自在に設けられた蓋部６４と、を有して成る筐体状であって、当該容器６０Ａの内周側に液状冷媒３を充填でき、その液状冷媒３に熱交換部４４Ａ，筒状周壁部Ｗ（その他、例えば筒状周壁部Ｗに支持される抵抗Ｒｗ，コンデンサＣｗ等の電気部品）を浸漬できるように構成されている。この容器６０Ａは、容器２１と同様に、アクリル等の絶縁性材料（樹脂材料等）を適宜成形して得られたものを適用することが挙げられ、必要に応じてシール材等を適宜適用することも挙げられる。
【0123】
周壁部６２は、当該周壁部６２の内周側に熱交換部４４Ａ，筒状周壁部Ｗ（後述の実施例１０，１１では更に循環装置７Ａ）を収納できる形状であって、当該熱交換部４４Ａと筒状周壁部Ｗとの両者を所定距離離反した状態で保持できる大きさ（深度が深い形状）となっている。
【0124】
具体的に、図１０，図１１の容器６０Ａの場合、当該容器６０Ａの内周側の底壁部６１側に筒状周壁部Ｗを配置し、当該容器６０Ａの内周側の蓋部６４側に熱交換部４４Ａを配置できる形状となっている。また、例えば図１１（Ａ）に示すように、周壁部６２の開口縁面６３ａがフランジ形状をなしており、当該フランジ形状の開口縁面６３ａに対して蓋部６４の内周面６４ａの外周縁側が面接合でき、容器６０Ａの内周側を封止自在（例えば必要に応じてシール材を介して封止自在）な構成となっている。
【0125】
＜熱交換部４４Ａの構成例＞
図１０，図１１の熱交換部４４Ａは、熱交換部４１～４４と同様に、液状冷媒３を冷却できるものであれば良く、その一例として、図１０，図１１に示すようなラジエータ４ｒを具備した構造を適用することが挙げられる。
図１０，図１１の熱交換部４４Ａは、熱交換部４１～４４と同様に、液状冷媒３を冷却できるものであれば良く、その一例として、図１０，図１１に示すようなラジエータ４ｒを具備した構造を適用することが挙げられる。
【0126】
図１０，図１１の熱交換部４４Ａの場合、循環管路４ｒａを有したラジエータ４ｒを具備して成り、当該ラジエータ４ｒが液状冷媒３に浸漬するように設置（例えば、フランジ類等のラジエータ装備品を用いて蓋部６４の内側面６４ａに取り付けられ、容器６０Ａ外側から循環管路４ｒａに冷却水を通流できるように設置）された態様となっている。
【0127】
具体的に、図１０，図１１の熱交換部４４Ａのラジエータ４ｒの場合、平板状で熱伝導性を有し蓋部６４の内側面６４ａに取り付けられる支持部４ｒｂと、その支持部４ｒｂの内部において図示Ｘ軸方向に複数回往復しながら図示Ｙ軸方向に延在（支持部４ｒｂ内において張り巡らすように延在）した循環管路４ｒａと、を有している。そして、部位４ｒｃの供給口４ｒ１から循環管路４ｒａ内に冷却水を供給でき、当該供給した冷却水を排出口４ｒ２から排出して循環できるように構成されている。
【0128】
＜筒状周壁部Ｗの配置構成例＞
容器６０Ａ内の筒状周壁部Ｗの配置構成は、特に限定されるものではなく、適宜設定できるものであるが、当該筒状周壁部Ｗを複数個配置する場合には、当該複数個の筒状周壁部Ｗを適宜整列させて配置することが挙げられる。図１０，図１１の場合、複数個（図１０，図１１中では２個）の筒状周壁部Ｗが所定間隔を隔てて同軸状（図１０，図１１では図示Ｘ軸方向）に連なって並べられて筒状周壁部群ＷＧが構成されており、当該筒状周壁部Ｗの軸心方向に対して交差する方向に、当該筒状周壁部群ＷＧが複数個配列（図１０，図１１では図示Ｙ軸方向に５個配列）された配置構成となっている。
容器６０Ａ内の筒状周壁部Ｗの配置構成は、特に限定されるものではなく、適宜設定できるものであるが、当該筒状周壁部Ｗを複数個配置する場合には、当該複数個の筒状周壁部Ｗを適宜整列させて配置することが挙げられる。図１０，図１１の場合、複数個（図１０，図１１中では２個）の筒状周壁部Ｗが所定間隔を隔てて同軸状（図１０，図１１では図示Ｘ軸方向）に連なって並べられて筒状周壁部群ＷＧが構成されており、当該筒状周壁部Ｗの軸心方向に対して交差する方向に、当該筒状周壁部群ＷＧが複数個配列（図１０，図１１では図示Ｙ軸方向に５個配列）された配置構成となっている。
【0129】
図１０，図１１の筒状周壁部群ＷＧにおいては、各筒状周壁部Ｗの外周面Ｗ１５の天井壁部Ｗ２２側それぞれには、複数個の抵抗Ｒｗが支持（図１０，図１１ではブラケットｂ１を介して支持）されている。また、円柱形状を成し各筒状周壁部Ｗの共通のコンデンサＣｗが、当該各筒状周壁部Ｗの外周面Ｗ１５の天井壁部Ｗ２２側それぞれの間を跨って延在（図１０，図１１ではブラケットｂ２，ｂ３を介して）するように支持されている。また、抵抗Ｒｗの表面には、複数個の平板状のフィン部材Ｒｈａを有した放熱フィンＲｈが、設けられている。
【0130】
隣接する同士の２つの筒状周壁部群ＷＧの間や、当該筒状周壁部群ＷＧの各筒状周壁部Ｗ間は、電線やバスバー等の接続部（図１０，図１１の接続部Ｗ３，Ｗ４）を介して電気的接続しても良い。例えば図１０，図１１では、筒状周壁部群ＷＧの各筒状周壁部Ｗ間を接続するバスバー状の接続部Ｗ３と、各筒状周壁部群ＷＧの間を接続するバスバー状の接続部Ｗ４と、が設けられている。これにより、隣接する同士の２つの筒状周壁部群ＷＧの間や、当該筒状周壁部群ＷＧの各筒状周壁部Ｗ間を、電気的直列または／および電気的並列に適宜接続することが可能となる。
【0131】
以上示した実施例９の冷却構造によれば、実施例１～８と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、筒状周壁部Ｗを適用することにより、当該筒状周壁部Ｗの内周側にスイッチ素子群Ｇおよび支持基板Ｐを配置したり当該筒状周壁部Ｗに電気部品を支持した状態（スイッチ素子群Ｇ，支持基板Ｐ，電気部品を一体化させた状態）で、当該筒状周壁部Ｗを液状冷媒３に浸漬することが可能であり、容器６０Ａ内における収納性（収納効率，収納作業性等）や電気機器ＷＡの組立作業性の向上に貢献することが可能となる。
【0132】
≪実施例１０≫
図１２，図１３は、本実施例１０による冷却構造を説明するための電気機器ＷＢの概略構成図である。この電気機器ＷＢは、電気機器ＷＡと同様の構成であって、電気機器１５～１８と同様に液状冷媒３を撹拌して循環する循環装置７Ｂを、更に備えたものとなっている。
図１２，図１３は、本実施例１０による冷却構造を説明するための電気機器ＷＢの概略構成図である。この電気機器ＷＢは、電気機器ＷＡと同様の構成であって、電気機器１５～１８と同様に液状冷媒３を撹拌して循環する循環装置７Ｂを、更に備えたものとなっている。
【0133】
図１２，図１３の電気機器ＷＢの場合、容器６０Ａと、当該容器６０Ａの内周側に充填されている液状冷媒３と、液状冷媒３に浸漬されている筒状周壁部Ｗと、容器６０Ａの一端側（図１２，図１３では図示Ｚ軸方向の一端側（図示上側））で筒状周壁部Ｗ（筒状周壁部群ＷＧ）から離反した位置に設けられて液状冷媒３を冷却することが可能な熱交換部４４Ｂと、循環装置７Ｂと、を主な要素として備えている。
【0134】
熱交換部４４Ｂは、熱交換部４４Ａと同様の構成であって、当該熱交換部４４を変形した態様となっている。図１２，図１３の熱交換部４４Ｂの場合、支持部４ｒｂが図示Ｘ軸方向に縮径化され図示Ｚ軸方向に拡径化された形状であり、その縮径化および拡径化された支持部４ｒｂが、内周面６０ａにおける側壁部６２ｄ側で蓋部６４寄りの位置に取り付けられた態様となっている。
【0135】
循環装置７Ｂは、循環装置７と同様の構成であって、容器６０Ａの内周面６０ａに沿った方向のうち筒状周壁部Ｗと熱交換部４４Ｂとを結ぶ方向（すなわち、沿面方向）に位置し、液状冷媒３を当該沿面方向へ循環（例えば図１２（Ａ）では矢印ｙ１～ｙ３の方向に循環）できるように設けられている。容器６０Ａの外周面６０ｂのうち循環装置７Ｂが近接する位置（図１２、図１３では側壁部６２ａ側の位置）には、当該循環装置７Ｂを駆動するためのモータＭが取り付けられている。
【0136】
図１２，図１３の液状冷媒３に浸漬されている筒状周壁部Ｗの場合、当該筒状周壁部Ｗの軸心方向が前記沿面方向に沿って延在（すなわち、開口部Ｗ１１，Ｗ１２が沿面方向に開口）するように配置されているため、前記のように循環装置７Ｂにより循環させた液状冷媒３は、当該筒状周壁部Ｗの内周側を通過し易くなる。
【0137】
以上示した実施例１０の冷却構造によれば、実施例９と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例１０の循環装置７Ｂによれば、液状冷媒３を強制的に循環しながら熱交換部４４Ｂにより冷却できるため、液状冷媒３において温度分布の差が生じないように抑制でき、例えば筒状周壁部Ｗの内周側に配置されたスイッチ素子群Ｇや電気部品を冷却し易くなる。
【0138】
≪実施例１１≫
図１４，図１５は、本実施例１１による冷却構造を説明するための電気機器ＷＣの概略構成図である。この電気機器ＷＣは、電気機器ＷＢと同様の構成であって、複数個の循環装置７Ｂ（図１４，図１５では２個の循環装置７Ｂａ，７Ｂｂ）を備えたものとなっている。
図１４，図１５は、本実施例１１による冷却構造を説明するための電気機器ＷＣの概略構成図である。この電気機器ＷＣは、電気機器ＷＢと同様の構成であって、複数個の循環装置７Ｂ（図１４，図１５では２個の循環装置７Ｂａ，７Ｂｂ）を備えたものとなっている。
【0139】
図１４，図１５の電気機器ＷＣの場合、容器６０Ａと、当該容器６０Ａの内周側に充填されている液状冷媒３と、液状冷媒３に浸漬されている筒状周壁部Ｗと、容器６０Ａの一端側（図１４，図１５では図示Ｚ軸方向の一端側（図示上側））で筒状周壁部Ｗ（筒状周壁部群ＷＧ）から離反した位置に設けられて液状冷媒３を冷却することが可能な熱交換部４４Ｂと、２個の循環装置７Ｂａ，７Ｂｂと、を主な要素として備えている。
【0140】
循環装置７Ｂａ，７Ｂｂは、それぞれ循環装置７Ｂと同様の構成であって、容器６０Ａの内周面６０ａに沿った方向のうち筒状周壁部Ｗと熱交換部４４Ｂとを結ぶ方向（すなわち、沿面方向）に位置し、かつ当該循環装置７Ｂａ，７Ｂｂの両者が前記沿面方向に対して交差する方向に並んで配置されている。これにより、各循環装置７Ｂａ，７Ｂｂは、それぞれ液状冷媒３を当該沿面方向へ循環（例えば図１４（Ａ）では矢印ｙ１～ｙ３の方向に循環）できるように構成されている。容器６０Ａの外周面６０ｂのうち循環装置７Ｂａ，７Ｂｂが近接する位置（図１４、図１５では、それぞれ側壁部６２ａ側，側壁部６２ｃ側の位置）には、当該循環装置７Ｂａ，７Ｂｂを駆動するためのモータＭａ，Ｍｂがそれぞれ取り付けられている。
【0141】
以上示した実施例１１の冷却構造によれば、実施例１０と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例１１のように複数個の循環装置７Ｂを適用することにより、各循環装置７Ｂによる液状冷媒の循環速度を上昇（例えばクロスフローファン構造の場合には、クロスフローファンを高速回転）させ易くなり、液状冷媒３において温度分布の差が生じないようにより抑制し易く、筒状周壁部Ｗの内周側に配置されたスイッチ素子群Ｇや電気部品をより冷却し易くなる。
【0142】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【0143】
例えば、実施例１～１１の冷却構造は、図１～図１５に示したような電気機器１１～１８，ＷＡ～ＷＣに限定されるものではなく、種々の態様の電気機器に適用することが可能である。例えば、図１６に示したようなパルス発生回路を有したものであって、直流電源ＥＶからの直流電力エネルギーをパルス状に変換して負荷ＬＤに供給する構成のパルス電源に適用することが挙げられる。
【0144】
より具体的には、図１６の負荷ＬＤと直流電源ＥＶとの間において、複数個のスイッチ素子ＳＷを電気的直列に挿入接続してスイッチ素子群Ｇを構成し、当該各スイッチ素子ＳＷを各々のゲート駆動回路（図示省略）によりスイッチング制御できるようにし、当該スイッチ素子群Ｇを図１～図１５に示したように液状冷媒３に浸漬して冷却できるようにした態様が挙げられる。
【0145】
また、実施例１～１１は、互いに適宜組み合わせても良い。例えば、電気機器１１～１４において容器６０，循環装置７，熱交換部４４等を適用したり、電気機器１５～１８において容器２１，熱交換部４１～４３の何れか等を適用したり、電気機器ＷＡにおいてバッフル５等を適用（例えば、容器６０Ａの内周側において、熱交換部４４Ｂと筒状周壁部群ＷＤとの両者間を交差する方向（図１０，図１１では図示Ｘ軸方向）に延在した形状のバッフル５を適用）することが挙げられる。
【0146】
具体例として、電気機器１５～１８に容器２１を適用した場合、各開口縁面２１ａ，２１ｂにより支持基板Ｐの外周縁部（例えば図５では基板部Ｐ２３，Ｐ２４の一部）を挟んだ姿勢で、当該各開口縁面２１ａ，２１ｂを互いに対向して接合した構成にすることが挙げられる。これにより、支持基板Ｐの外周縁部のうち一部（例えば図５では基板部Ｐ２３，Ｐ２４）が、各開口縁面２１ａ，２１ｂ間を介して容器２１の内周側から外周側に突出し、当該支持基板Ｐの外周縁部のうち他部（例えば図５では基板部Ｐ２１，Ｐ２２）が、容器２１の内周面２０ａとの間に隙間部２０ｂを形成できることとなる。
【0147】
電気機器ＷＡにおいてバッフル５を適用する場合、容器６０Ａの内周側において、熱交換部４４Ｂと筒状周壁部群ＷＤとの両者間を交差する方向（図１０，図１１では図示Ｘ軸方向）に延在した形状のバッフル５を適用することが挙げられる。これにより、容器６０Ａの内周側において液状冷媒３の自然対流が発生し易くなり、液状冷媒３に吸熱されている熱が熱交換部４４Ｂに熱伝導し易くなる。
【符号の説明】
【0148】
１１～１８，ＷＡ，ＷＢ，ＷＣ…電気機器
２１，６０，６０Ａ…容器、２ａ…第１周壁部、２ｂ…第２周壁部、２ｃ…隔壁部、２１ａ，２１ｂ…開口縁面、６ａ…周壁部、６ｂ…蓋部
３…液状冷媒
４１～４４，４４Ａ，４４Ｂ…熱交換部
４ａ…内周側フィン、４ｂ…外周側フィン、４ｃ…送風機、４ｄ…循環管路、４ｅ…放熱フィン、４ｆ…循環路、４ｇ…ラジエータ、４ｈ…素子放熱フィン
５…バッフル、５１…中央部貫通路、５３…外周側貫通路
７，７Ｂ，７Ｂａ，７Ｂｂ…循環装置
７３…吐出口バッフル
ＳＷ…半導体スイッチング素子
Ｇ…スイッチ素子群
Ｐ…支持基板
ＬＤ…負荷
ＥＶ…直流電源
Ｍ，Ｍａ，Ｍｂ…モータ
Ｗ…筒状周壁部
ＷＧ…筒状周壁部群
２１，６０，６０Ａ…容器、２ａ…第１周壁部、２ｂ…第２周壁部、２ｃ…隔壁部、２１ａ，２１ｂ…開口縁面、６ａ…周壁部、６ｂ…蓋部
３…液状冷媒
４１～４４，４４Ａ，４４Ｂ…熱交換部
４ａ…内周側フィン、４ｂ…外周側フィン、４ｃ…送風機、４ｄ…循環管路、４ｅ…放熱フィン、４ｆ…循環路、４ｇ…ラジエータ、４ｈ…素子放熱フィン
５…バッフル、５１…中央部貫通路、５３…外周側貫通路
７，７Ｂ，７Ｂａ，７Ｂｂ…循環装置
７３…吐出口バッフル
ＳＷ…半導体スイッチング素子
Ｇ…スイッチ素子群
Ｐ…支持基板
ＬＤ…負荷
ＥＶ…直流電源
Ｍ，Ｍａ，Ｍｂ…モータ
Ｗ…筒状周壁部
ＷＧ…筒状周壁部群
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】