特開 2024-106630 冷却器

(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】P2024106630

(43)【公開日】2024-08-08

(54)【発明の名称】冷却器

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20240801BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240801BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 Z

H05K7/20 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023011000

(22)【出願日】2023-01-27

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003177

【氏名又は名称】弁理士法人旺知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 修

(72)【発明者】

【氏名】中村 淳

(72)【発明者】

【氏名】讃岐 育孝

(72)【発明者】

【氏名】藤本 裕地

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA07

5E322AA10

5E322DA04

5E322DB06

5F136CB07

5F136CB08

5F136DA27

5F136FA02

5F136FA03

(57)【要約】

【課題】分流流路への冷媒の流入部、及び、分流流路からの冷媒の流出部のうち、少なくとも一方における圧力損失を、従来技術に比較して低減しながら、発熱体を安定的に冷却することを可能とする。
【解決手段】冷却器１００は、第１軸に沿って冷媒が流通する第１幅の第１流路ＦＰ１と、第１軸に沿って冷媒が流通する第２幅の第２流路ＦＰ３と、第１軸に交差する第２軸に沿う複数の分流流路ＦＰ３が第１軸の方向に配列された第１面と、第１面の反対側の面であって被冷却体と熱交換する第２面とを含む第１部分とを備え、第１流路ＦＰ１は、第１面に対向する第１開口ＯＰｂ１を有し、第２流路ＦＰ２は、第１面に対向する第２開口ＯＰｂ２を有し、第２軸の方向における第１開口ＯＰｂ１の幅と第１幅との組、及び、第２軸の方向における第２開口ＯＰｂ２の幅と第２幅との組のうちの少なくとも一方は、互いに等しい。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１軸に沿って冷媒が流通する第１幅の第１流路と、
前記第１軸に沿って冷媒が流通する第２幅の第２流路と、
前記第１軸に交差する第２軸に沿う複数の分流流路が前記第１軸の方向に配列された第１面と、前記第１面の反対側の面であって被冷却体と熱交換する第２面とを含む第１部分とを備え、
前記第１流路は、前記第１面に対向する第１開口を有し、
前記第２流路は、前記第１面に対向する第２開口を有し、
前記第１流路から前記第１開口を介して前記複数の分流流路に冷媒が流入し、前記複数の分流流路から前記第２開口を介して前記第２流路に冷媒が流出し、
前記第２軸の方向における前記第１開口の幅と前記第１幅との組、及び、前記第２軸の方向における前記第２開口の幅と前記第２幅との組のうちの少なくとも一方は、互いに等しい、冷却器。

【請求項2】

前記第２軸の方向における前記第１開口の幅は、前記第１幅よりも小さく、前記第２軸の方向における前記第２開口の幅と前記第２幅とは、互いに等しい、請求項１に記載の冷却器。

【請求項3】

前記第２軸の方向における前記第１開口の幅と前記第１幅とは互いに等しく、前記第２軸の方向における前記第２開口の幅は、前記第２幅よりも小さい、請求項１に記載の冷却器。

【請求項4】

前記第２軸の方向における前記第１開口の幅と前記第１幅とは互いに等しく、前記第２軸の方向における前記第２開口の幅と前記第２幅とは互いに等しい、請求項１に記載の冷却器。

【請求項5】

前記第１流路において前記冷媒が流通する向きと、前記第２流路において前記冷媒が流通する向きとは、互いに逆である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷却器。

【請求項6】

前記第１流路において前記冷媒が流通する向きと、前記第２流路において前記冷媒が流通する向きとは、同一である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷却器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却器に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体パッケージなどの発熱体を備える電力変換装置には、通常、当該冷却体を冷媒で冷却する冷却器が搭載される。

【0003】

電力変換装置における発熱体の冷却に関し、例えば特許文献１は、複数の半導体パッケージのそれぞれを効率的に冷却するため、複数の半導体パッケージと、複数の多穴管と、当該複数の半導体パッケージのいずれかと、当該複数の多穴管のいずれかとの間に設けられる複数の接合部材と、を備える半導体装置を開示している。当該半導体装置においては、一例として、複数の半導体パッケージのうちの第１半導体パッケージは、第１放熱板と、第２放熱板と、を備える。複数の多穴管のうちの第１多穴管は、第１外側接合部材を介して、第１放熱板に接合する。第２放熱板には、第１内側接合部材が設けられる。第１外側部材は、第１内側部材よりも熱抵抗が低い。この結果、複数の半導体パッケージは均等に冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１４６５１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１に係る技術において、ヘッダ部から、第１多穴管及び第２多穴管を含む分流流路に至る流路の途中で、流路に直交する方向の幅が狭くなっている。この結果、ヘッダ部から分流流路に冷媒が流入する場合、圧力損失が増大する。逆に分流流路からヘッダ部に冷媒が流出する場合も同様である。

【0006】

本発明は、分流流路への冷媒の流入部、及び、分流流路からの冷媒の流出部のうち、少なくとも一方における圧力損失を、従来技術に比較して低減しながら、発熱体を安定的に冷却することが可能な冷却器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の好適な態様に係る冷却器は、第１軸に沿って冷媒が流通する第１幅の第１流路と、前記第１軸に沿って冷媒が流通する第２幅の第２流路と、前記第１軸に交差する第２軸に沿う複数の分流流路が前記第１軸の方向に配列された第１面と、前記第１面の反対側の面であって被冷却体と熱交換する第２面とを含む第１部分とを備え、前記第１流路は、前記第１面に対向する第１開口を有し、前記第２流路は、前記第１面に対向する第２開口を有し、前記第１流路から前記第１開口を介して前記複数の分流流路に冷媒が流入し、前記複数の分流流路から前記第２開口を介して前記第２流路に冷媒が流出し、前記第２軸の方向における前記第１開口の幅と前記第１幅との組、及び、前記第２軸の方向における前記第２開口の幅と前記第２幅との組のうちの少なくとも一方は、互いに等しい、冷却器である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る電力変換装置１０の要部を模式的に示す斜視図。

【図2】ヘッダ部１４０を説明するための説明図。

【図3】ヘッダ部１４０を説明するための説明図。

【図4】ヘッダ部１４０を説明するための説明図。

【図5】本体部１２０を説明するための説明図。

【図6】流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２が有する開口の説明図。

【図7】本体部１２０を説明するための説明図。

【図8】本体部１２０を説明するための説明図。

【図9】本体部１２０を説明するための説明図。

【図10】本体部１２０を説明するための説明図。

【図11】対比例に係る電力変換装置１０Ａの断面図。

【図12】流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２が有する開口の説明図。

【図13】対比例に係る冷却器１００Ａと第１実施形態に係る冷却器１００の各々における圧力損失と半導体モジュール２００における最大温度を示すグラフ。

【図14】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。

【図15】第２実施形態に係る電力変換装置１０Ｂの断面図。

【図16】流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２が有する開口の説明図。

【図17】対比例に係る冷却器１００Ａと第２実施形態に係る冷却器１００Ｂの各々における圧力損失と半導体モジュール２００における最大温度を示すグラフ。

【図18】第２実施形態に係る冷却器１００Ｂにおける開口ＯＰｂ２の長さと、電力変換装置１０Ｂにおける各属性値との関係を示すグラフ。

【図19】第３実施形態に係る電力変換装置１０Ｃの断面図。

【図20】流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２が有する開口の説明図。

【図21】対比例に係る冷却器１００Ａと第３実施形態に係る冷却器１００Ｃの各々における圧力損失と半導体モジュール２００における最大温度を示すグラフ。

【図22】第３実施形態に係る冷却器１００Ｃにおける開口ＯＰｂ１の長さと、電力変換装置１０Ｃにおける各属性値との関係を示すグラフ。

【図23】変形例における＋Ｚ方向から平面視した冷却器１００Ｄの平面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

１：第１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、第１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。

【0011】

１－１：第１実施形態の構成
図１は、第１実施形態に係る電力変換装置１０の要部を模式的に示す斜視図である。

【0012】

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、＋Ｘ方向及び－Ｘ方向を特に区別することなく、Ｘ方向と称し、＋Ｙ方向及び－Ｙ方向を、特に区別することなく、Ｙ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。

【0013】

Ｙ軸は「第１軸」の一例であり、＋Ｙ方向及び－Ｙ方向の各々は、「第１軸の方向」の一例である。Ｘ軸は「第２軸」の一例であり、＋Ｘ方向及び－Ｘ方向の各々は、「第２軸の方向」の一例であり、Ｚ軸は「第３軸」の一例であり、＋Ｚ方向及び－Ｚ方向の各々は、「第３軸の方向」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。

【0014】

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。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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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５～図１０において説明される。また、ヘッダ部１４０については、後述の図２～図４において説明される。

【0022】

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、複数の分流流路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」の一例である。流出路ＦＰ２は、「第２流路」の一例である。

【0023】

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、複数の分流流路ＦＰ３の壁面の一部である。なお、内面ＩＦａは、「第１面」の一例である。外面ＯＦａは、「第２面」の一例である。

【0024】

複数の分流流路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。複数の分流流路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。複数の分流流路ＦＰ３のうちの互いに隣接する２つの分流流路ＦＰ３は、当該２つの分流流路ＦＰ３の間に位置する隔壁１２４ｃにより、互いに仕切られる。当該複数の分流流路ＦＰ３と、外壁１２２ａとを備える部分は、「第１部分」の一例である。

【0025】

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８～図１０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。なお、隔壁１２４ｃの数は複数に限定されない。例えば、分流流路ＦＰ３の数が２つの場合、隔壁１２４ｃの数は１つでもよい。

【0026】

また、複数の分流流路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、複数の分流流路ＦＰ３の各々は、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とをＸ方向に連通する。

【0027】

冷却器１００は、外壁１２２ａの内面ＩＦａを壁面の一部とする複数の分流流路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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

次に、図２～図４を参照しながら、ヘッダ部１４０について説明する。

【0031】

図２～図４は、図１に示されたヘッダ部１４０を説明するための説明図である。なお、図２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の平面図である。図３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４は、図２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～図４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５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。

【0032】

ヘッダ部１４０は、例えば、図１に示される流入路ＦＰ１と連通する開口Ｌｉ、及び流出路ＦＰ２と連通する開口Ｌｏを有する。また、ヘッダ部１４０は、図３に示される供給口Ｈｉ及び排出口Ｈｏを有する。ヘッダ部１４０は、中空の直方体である。

【0033】

供給口Ｈｉ及び排出口Ｈｏは、図３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。

【0034】

また、図４に示されるように、ヘッダ部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。更に、ヘッダ部１４０は、Ｙ－Ｚ平面に略平行な隔壁１４４を有する。

【0035】

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のうち最もヘッダ部１４０に近い隔壁１２４ｃと、図５において後述する本体部１２０の隔壁１２４ｂとに接続される。

【0036】

なお、ヘッダ部１４０の形状は、図２～図４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。

【0037】

次に、図５～図１０を参照しながら、本体部１２０について説明する。

【0038】

図５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５は、図２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６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。

【0039】

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１２４ｂを有する。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。

【0040】

隔壁１２４ｂは、外壁１２２ｃと外壁１２２ｄとの間に配置され、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。

【0041】

外壁１２２ｃと外壁１２２ｄとの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。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。

【0042】

隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａの内面ＩＦａ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１２４ｂと外壁１２２ａとの間に配置される。隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａと一体に構成されることが好適である。更に、隔壁１２４ｃは、外壁１２２ｃ、外壁１２２ｄ、及び隔壁１２４ｂに接触する。複数の分流流路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２個の隔壁１２４ｃの間に形成される。また、外壁１２２ａの内面ＩＦａは、複数の分流流路ＦＰ３の壁面の一部である。図５に示されるように、複数の分流流路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。

【0043】

図５において、流入路ＦＰ１は、開口ＯＰｂ１を有する。開口ＯＰｂ１は、Ｙ方向に長尺な直方体状の流入路ＦＰ１における上面を構成する領域である。流入路ＦＰ１において、開口ＯＰｂ１は、内面ＩＦａに対向する。開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１は、Ｘ方向における開口ＯＰｂ１の寸法である。具体的には、当該幅Ｗ１は、隔壁１２４ｂにおける面ＳＦｂ１の端部Ｅ１と外壁１２２ｃの内面ＩＦｃとの間の距離である。また、流入路ＦＰ１の幅ｗ１は、流入路ＦＰ１のＸ方向の横幅である。具体的には、当該幅ｗ１は、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ１と外壁１２２ｃの内面ＩＦｃとの間の距離である。本実施形態において、開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１と、流入路ＦＰ１の幅ｗ１とは、互いに等しい。なお、開口ＯＰｂ１は「第１開口」の一例である。流入路ＦＰ１の幅ｗ１は「第１幅」の一例である。

【0044】

同様に図５において、流出路ＦＰ２は、開口ＯＰｂ２を有する。開口ＯＰｂ２は、Ｙ方向に長尺な直方体状の流出路ＦＰ２における上面を構成する領域である。流出路ＦＰ２において、開口ＯＰｂ２は、内面ＩＦａに対向する。開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２は、Ｘ方向における開口ＯＰｂ２の寸法である。具体的には、当該幅Ｗ２は、隔壁１２４ｂにおける面ＳＦｂ２の端部Ｅ２と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間の距離である。また、流出路ＦＰ２の幅ｗ２は、流出路ＦＰ２のＸ方向の横幅である。具体的には、当該幅ｗ２は、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ２と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間の距離である。本実施形態において、開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２と、流出路ＦＰ２の幅ｗ２とは等しい。図５に示される例においては、開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１と、開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２とは等しい。従って、流入路ＦＰ１の幅ｗ１と、流出路ＦＰ２の幅ｗ２とも等しい。なお、開口ＯＰｂ２は「第２開口」の一例である。流出路ＦＰ２の幅ｗ２は「第２幅」の一例である。

【0045】

図６は、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２が有する開口の説明図である。図６は、図５に示されたＣ１－Ｃ２線に沿う冷却器１００の断面図の例である。図６に示される例において、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２は、Ｙ方向に延伸する。また、流入路ＦＰ１のＸ方向の横幅はＷ１である。及び流出路ＦＰ２のＸ方向の横幅は、Ｗ２である。

【0046】

流入路ＦＰ１は、図６に示される断面において、開口ＯＰｂ１を有する。開口ＯＰｂ１は、複数の隔壁１２４ｃのうちの最も－Ｙ方向に位置する隔壁１２４ｃと、外壁１２２ｃと、外壁１２２ｅと、隔壁１２４ｂとによって画定される。図６に示される例において、開口ＯＰｂ１は、略長方形である。また、開口ＯＰｂ１のＸ方向の幅は、Ｗ１である。開口ＯＰｂ１のＸ方向の幅Ｗ１は、流入路ＦＰ１のＸ方向の幅ｗ１と等しい。

【0047】

同様に、流出路ＦＰ２は、図６に示される断面において、開口ＯＰｂ２を有する。開口ＯＰｂ２は、複数の隔壁１２４ｃのうちの最も－Ｙ方向に位置する隔壁１２４ｃと、外壁１２２ｄと、外壁１２２ｅと、隔壁１２４ｂとによって画定される。図６に示される例において、開口ＯＰｂ２は、略長方形である。また、開口ＯＰｂ２のＸ方向の幅は、Ｗ２である。開口ＯＰｂ２のＸ方向の幅Ｗ２は、流出路ＦＰ２のＸ方向の幅ｗ２と等しい。

【0048】

図５及び図６の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。図５及び図６において、冷媒は、流入路ＦＰ１から開口ＯＰｂ１を介して、複数の分流流路ＦＰ３に流入する。また、当該冷媒は、複数の分流流路ＦＰ３から開口ＯＰｂ２を介して、流出路ＦＰ２に流出する。本実施形態では、典型的には図１に示されるように、複数の分流流路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分流流路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５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。

【0049】

また、本実施形態では、複数の分流流路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、複数の分流流路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、複数の分流流路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、複数の分流流路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。

【0050】

図７～図１０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７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８のＤ１－Ｄ２断面図は、図７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９のＥ１－Ｅ２断面図は、図７の平面図におけるＥ１－Ｅ２線に沿う冷却器１００の断面図である。図１０のＦ１－Ｆ２断面図は、図７の平面図におけるＦ１－Ｆ２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。

【0051】

供給管１６０から流入路ＦＰ１に流入した冷媒は、複数の分流流路ＦＰ３のいずれかに流入する。そして、複数の分流流路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、複数の分流流路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から複数の分流流路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。

【0052】

また、本実施形態では、図８～図１０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。

【0053】

図８～図１０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。

【0054】

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、複数の隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａと一体に形成されてもよく、外壁１２２ａと一体に形成されなくてもよい。あるいは、外壁１２２ａとは別に形成された複数の隔壁１２４ｃが、外壁１２２ａに接続されてもよい。

【0055】

次に、電力変換装置１０と対比される形態（以下、対比例とも称する）について、図１１及び図１２を参照しながら、説明する。

【0056】

図１１は、対比例としての電力変換装置１０Ａの断面図である。より詳細には、図１１は、図５に示される電力変換装置１０の断面図の比較対象としての、電力変換装置１０Ａの断面図である。また、図１２は、対比例における流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２が有する開口の説明図である。図１２は、図１１に示されたＣ１－Ｃ２線に沿う冷却器１００Ａの断面図の例である。

【0057】

本体部１２０Ａは、図５における外壁１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ及び１２２ｅと、隔壁１２４ｂ及び１２４ｃとの他に、隔壁１２４ａを有する。

【0058】

隔壁１２４ａは、外壁１２２ａ及び１２２ｂ間における、隔壁１２４ｂの端部に配置される。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。本対比例では、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。

【0059】

外壁１２２ａ及び１２２ｂ間に配置された隔壁１２４ａは、流入路ＦＰ１と複数の分流流路ＦＰ３とを仕切り、かつ、流出路ＦＰ２と複数の分流流路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と複数の分流流路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と複数の分流流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。

【0060】

図１１に示される対比例において、流入路ＦＰ１は、第１実施形態と同様に開口ＯＰｂ１を有する。開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１は、隔壁１２４ａにおける面ＳＦａ１の＋Ｘ方向の端部Ｅ１と外壁１２２ｃの内面ＩＦｃとの間の距離である。流入路ＦＰ１の横幅ｗ１は、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ１と外壁１２２ｃの内面ＩＦｃとの間の距離である。本対比例において、開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１は、流入路ＦＰ１の横幅ｗ１よりも小さい。

【0061】

また、流出路ＦＰ２は、第１実施形態と同様に開口ＯＰｂ２を有する。開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２は、隔壁１２４ａにおける面ＳＦａ１の－Ｘ方向の端部Ｅ２と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間の距離である。流出路ＦＰ２の横幅ｗ２は、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ２と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間の距離である。本対比例において、開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２は、流出路ＦＰ２の横幅ｗ２よりも小さい。

【0062】

図１３は、対比例に係る冷却器１００Ａと第１実施形態に係る冷却器１００との各々における圧力損失と半導体モジュール２００での最大温度を示すグラフである。対比例に係る冷却器１００Ａにおいては、冷媒が、流入路ＦＰ１から開口ＯＰｂ１を通って分流流路ＦＰ３に流入する場合、及び、分流流路ＦＰ３から開口ＯＰｂ２を通って流出路ＦＰ２に流出する場合に、圧力損失が増大する。圧力損失の増大は、冷媒の流路面積が急激に変化することに起因する。具体的には、冷媒が流入路ＦＰ１から開口ＯＰｂ１を通過する過程、及び、冷媒が各分流流路ＦＰ３から開口ＯＰｂ２を通過する過程において、流路面積は急激に変化する。また、圧力損失の増大は、冷媒の方向が急激に変化することにも起因する。具体的には、冷媒が流入路ＦＰ１から各分流流路ＦＰ３に流入する過程、及び、冷媒が各分流流路ＦＰ３から流出路ＦＰ２に流入する過程において、冷媒の方向が急激に変化する。

【0063】

一方で、第１実施形態に係る冷却器１００においては、対比例に係る冷却器１００Ａに比較して、Ｘ軸の方向における開口ＯＰｂ１及び開口ＯＰｂ２の幅が拡大されている。この結果、対比例に係る冷却器１００Ａに備わる本体部１２０Ａ全体での圧力損失が７．４ｋＰａであるところ、冷却器１００に備わる本体部１２０全体での圧力損失は、４．６ｋＰａに減少している。圧力損失の減少率は３８％となり、大幅な改善効果が認められる。とりわけ、分流流路ＦＰ３における圧力損失が大幅に低減する。一方で、半導体モジュール２００の最高温度は、１１０．８℃から１１２．５℃に上昇し、幾分の冷却効率の低下が認められるものの、大幅な悪化は見られない。換言すれば、対比例に係る電力変換装置１０Ａの冷却効率に比較して、第１実施形態に係る電力変換装置１０の冷却効率は、比較的維持されていると言える。

【0064】

次に、図１４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。

【0065】

図１４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。

【0066】

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。

【0067】

なお、電力変換装置１０の構成は、図１２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。

【0068】

１－２：第１実施形態が奏する効果
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軸に沿って冷媒が流通する流入路ＦＰ１と、Ｙ軸に沿って冷媒が流通する流出路ＦＰ２と、を備える。流入路ＦＰ１の幅はｗ１である。流出路ＦＰ２の幅はｗ２である。また、冷却器１００は、Ｘ軸に沿う複数の分流流路ＦＰ３がＹ軸の方向に配列された内面ＩＦａと、内面ＩＦａの反対側の面であって被冷却体と熱交換する外面ＯＦａとを含む第１部分とを備える。流入路ＦＰ１は、内面ＩＦａに対向する開口ＯＰｂ１を有する。流出路ＦＰ２は、内面ＩＦａに対向する開口ＯＰｂ２を有する。流入路ＦＰ１から開口ＯＰｂ１を介して複数の分流流路ＦＰ３に冷媒が流入する。複数の分流流路ＦＰ３から開口ＯＰｂ２を介して流出路ＦＰ２に冷媒が流出する。Ｘ軸の方向における開口ＯＰｂ１のＷ１と流入路ＦＰ１の幅ｗ１とは、互いに等しい。また、Ｘ軸の方向における開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２と流出路ＦＰ２の幅ｗ２とは、互いに等しい。

【0069】

冷却器１００は、上記の構成を備えるので、分流流路ＦＰ３への流入部、及び分流流路ＦＰ３からの流出部の双方における圧力損失を、従来技術に比較して低減しながら、発熱体としての被冷却体を安定的に冷却することが可能となる。

【0070】

また、流入路ＦＰ１において冷媒が流通する向きと、流出路ＦＰ２において冷媒が流通する向きとは、互いに逆である。

【0071】

冷却器１００は、上記の構成を備えるので、供給管１６０及び排出管１６２を、冷却器１００の同じ側に配置できる。供給管１６０と排出管１６２とが冷却器１００の同じ側に位置することにより、双方の管を同一のヘッダ部１４０に接続できる。この結果、冷却器１００の構成は単純化される。

【0072】

２：第２実施形態
以下、図１５～図１８を参照しながら、第２実施形態に係る電力変換装置１０Ｂの概要の一例について説明する。なお以下では、説明の簡略化のため、第２実施形態に係る電力変換装置１０Ｂに備わる構成要素のうち、第１実施形態に係る電力変換装置１０及び対比例に係る電力変換装置１０Ａと同一の構成要素については、同一の符号を用いると共にその機能の説明を省略することがある。また、以下では主として、第２実施形態に係る電力変換装置１０Ｂが、第１実施形態に係る電力変換装置１０及び対比例に係る電力変換装置１０Ａと相違する点について説明する。

【0073】

２－１：第２実施形態の構成
図１５は、第２実施形態に係る電力変換装置１０Ｂの断面図である。より詳細には、図１５は、図５に示される電力変換装置１０の断面図、及び図１１に示される電力変換装置１０Ａの断面図の双方に対応する断面図である。また、図１６は、第２実施形態における流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２が有する開口の説明図である。図１６は、図１５に示されたＣ１－Ｃ２線に沿う冷却器１００Ｂの断面図の例である。

【0074】

冷却器１００Ｂに備わる本体部１２０Ｂは、図１１に示される本体部１２０Ａと同様に、外壁１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ及び１２２ｅと、隔壁１２４ｂ及び１２４ｃとの他に、隔壁１２４ａを有する。

【0075】

しかし、本体部１２０Ｂにおいて、隔壁１２４ａは、隔壁１２４ｂから＋Ｘ方向に延伸する一方で、－Ｘ方向には延伸しない。この結果、本体部１２０Ｂにおいて、隔壁１２４ａは、流入路ＦＰ１と複数の分流流路ＦＰ３とを仕切る一方で、流出路ＦＰ２と複数の分流流路ＦＰ３とは仕切らない。

【0076】

図１５において、流入路ＦＰ１は、第１実施形態と同様に開口ＯＰｂ１を有する。開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１は、隔壁１２４ａにおける面ＳＦａ１の＋Ｘ方向の端部Ｅ１と外壁１２２ｃの内面ＩＦｃとの間の距離である。流入路ＦＰ１の横幅ｗ１は、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ１と外壁１２２ｃの内面ＩＦｃとの間の距離である。本実施形態において、開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１は、流入路ＦＰ１の横幅ｗ１よりも小さい。

【0077】

また、流出路ＦＰ２は、第１実施形態と同様に開口ＯＰｂ２を有する。開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２は、隔壁１２４ａにおける面ＳＦａ１の－Ｘ方向の端部Ｅ２と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間の距離である。流出路ＦＰ２の横幅ｗ２は、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ２と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間の距離である。本実施形態において、開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２と、流出路ＦＰ２の横幅ｗ２とは、互いに等しい。

【0078】

図１７は、対比例に係る冷却器１００Ａと第２実施形態に係る冷却器１００Ｂとの各々における圧力損失と半導体モジュール２００の最大温度を示すグラフである。第２実施形態に係る冷却器１００Ｂにおいては、対比例に係る冷却器１００Ａに比較して、Ｘ軸の方向における開口ＯＰｂ２の幅が拡大されている。この結果、対比例に係る冷却器１００Ａに備わる本体部１２０Ａ全体での圧力損失が７．４ｋＰａであるところ、冷却器１００Ｂに備わる本体部１２０Ｂ全体での圧力損失は、６．２ｋＰａに減少している。圧力損失の減少率は１６％となり、大幅な改善効果が認められる。とりわけ、分流流路ＦＰ３における圧力損失が大幅に低減する。また、半導体モジュール２００の最高温度は、１１０．８℃から１１０．２℃に低下した。

【0079】

第２実施形態に係る冷却器１００Ｂは、第１実施形態に係る冷却器１００とは異なり、Ｘ軸の方向における開口ＯＰｂ１及び開口ＯＰｂ２の幅のうち、開口ＯＰｂ２の幅しか拡大されていない。このため、冷却器１００Ｂは、冷却器１００に比較して、対比例からの圧力損失の減少率は抑えられている。しかし、開口ＯＰｂ１の幅が拡大されていないため、対比例と同様に、流入路ＦＰ１から開口ＯＰｂ１を通って分流流路ＦＰ３に流入する冷媒の流れの断面積が急に縮小する。この結果、冷媒の流速が速くなることによって、第１実施形態に係る冷却器１００に比較して、冷却効率が高くなっている。

【0080】

図１８は、第２実施形態に係る冷却器１００Ｂにおける開口ＯＰｂ２の長さと、電力変換装置１０Ｂにおける各属性値との関係を示すグラフである。より具体的には、図１８は、開口ＯＰｂ２の長さと、分流流路ＦＰ３における圧力損失、半導体モジュール２００の最大温度、及び半導体モジュール２００内での温度のばらつきとの関係を示すグラフである。図１８に示されるように、開口ＯＰｂ２の長さが長いほど、分流流路ＦＰ３における圧力損失は低下する。また、開口ＯＰｂ２の長さが長いほど、半導体モジュール２００の最大温度は、やや低下する。更に、開口ＯＰｂ２の長さが長いほど、半導体モジュール２００内での温度のばらつきは低減される。

【0081】

２－２：第２実施形態が奏する効果
本実施形態に係る冷却器１００Ｂにおいて、Ｘ軸の方向における開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１は、流入路ＦＰ１の幅ｗ１よりも小さい。また、Ｘ軸の方向における開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２と流出路ＦＰ２の幅ｗ２とは、互いに等しい。

【0082】

冷却器１００Ｂは、上記の構成を備えるので、分流流路ＦＰ３からの流出部における圧力損失を、従来技術に比較して低減しながら、発熱体としての被冷却体を安定的に冷却することが可能となる。

【0083】

３：第３実施形態
以下、図１９～図２２を参照しながら、第３実施形態に係る電力変換装置１０Ｃの概要の一例について説明する。なお以下では、説明の簡略化のため、第３実施形態に係る電力変換装置１０Ｃに備わる構成要素のうち、第１実施形態に係る電力変換装置１０及び対比例に係る電力変換装置１０Ａと同一の構成要素については、同一の符号を用いると共にその機能の説明を省略することがある。また、以下では主として、第３実施形態に係る電力変換装置１０Ｃが、第１実施形態に係る電力変換装置１０及び対比例に係る電力変換装置１０Ａと相違する点について説明する。

【0084】

３－１：第３実施形態の構成
図１９は、第３実施形態に係る電力変換装置１０Ｃの断面図である。より詳細には、図１９は、図５に示される電力変換装置１０の断面図、及び図１１に示される電力変換装置１０Ａの断面図の双方に対応する断面図である。また、図２０は、第３実施形態における流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２が有する開口の説明図である。図２０は、図１９に示されたＣ１－Ｃ２線に沿う冷却器１００Ｃの断面図の例である。

【0085】

冷却器１００Ｃに備わる本体部１２０Ｃは、図１１に示される本体部１２０Ａと同様に、外壁１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ及び１２２ｅと、隔壁１２４ｂ及び１２４ｃとの他に、隔壁１２４ａを有する。

【0086】

しかし、本体部１２０Ｃにおいて、隔壁１２４ａは、隔壁１２４ｂから－Ｘ方向に延伸する一方で、＋Ｘ方向には延伸しない。この結果、本体部１２０Ｃにおいて、隔壁１２４ａは、流出路ＦＰ２と複数の分流流路ＦＰ３とを仕切る一方で、流入路ＦＰ１と複数の分流流路ＦＰ３とは仕切らない。

【0087】

図１９において、流入路ＦＰ１は、第１実施形態と同様に開口ＯＰｂ１を有する。開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１は、隔壁１２４ａにおける面ＳＦａ１の＋Ｘ方向の端部Ｅ１と外壁１２２ｃの内面ＩＦｃとの間の距離である。流入路ＦＰ１の横幅ｗ１は、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ１と外壁１２２ｃの内面ＩＦｃとの間の距離である。本実施形態において、開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１と、流入路ＦＰ１の横幅ｗ１とは、互いに等しい。

【0088】

また、流出路ＦＰ２は、第１実施形態と同様に開口ＯＰｂ２を有する。開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２は、隔壁１２４ａにおける面ＳＦａ１の－Ｘ方向の端部Ｅ２と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間の距離である。流出路ＦＰ２の横幅ｗ２は、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ２と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間の距離である。本実施形態において、開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２は、流出路ＦＰ２の横幅ｗ２よりも小さい。

【0089】

図２１は、対比例に係る冷却器１００Ａと第３実施形態に係る冷却器１００Ｃとの各々における圧力損失と半導体モジュール２００の最大温度を示すグラフである。第３実施形態に係る冷却器１００Ｃにおいては、対比例に係る冷却器１００Ａに比較して、Ｘ軸の方向における開口ＯＰｂ１の幅が拡大されている。この結果、対比例に係る冷却器１００Ａに備わる本体部１２０Ａ全体での圧力損失が７．４ｋＰａであるところ、冷却器１００Ｃに備わる本体部１２０Ｃ全体での圧力損失は、６．２ｋＰａに減少している。圧力損失の減少率は１６％となり、大幅な改善効果が認められる。とりわけ、分流流路ＦＰ３における圧力損失が大幅に低減する。一方で、半導体モジュール２００の最高温度は、１１０．８℃から１１３．０℃に上昇し、幾分の冷却効率の低下が認められるものの、大幅な悪化は見られない。換言すれば、対比例に係る電力変換装置１０Ａの冷却効率に比較して、第３実施形態に係る電力変換装置１０Ｃの冷却効率は、比較的維持されていると言える。

【0090】

図２２は、第３実施形態に係る冷却器１００Ｃにおける開口ＯＰｂ１の長さと、電力変換装置１０Ｃにおける各属性値との関係を示すグラフである。より具体的には、図２２は、開口ＯＰｂ１の長さと、分流流路ＦＰ３における圧力損失、半導体モジュール２００の最大温度、及び半導体モジュール２００内での温度のばらつきとの関係を示すグラフである。図１８に示されるように、開口ＯＰｂ１の長さが長いほど、分流流路ＦＰ３における圧力損失は低下する。また、開口ＯＰｂ１の長さが長いほど、半導体モジュール２００の最大温度は、やや上昇する。更に、開口ＯＰｂ１の長さが長いほど、半導体モジュール２００内での温度のばらつきは、やや増加する。

【0091】

３－２：第３実施形態が奏する効果
本実施形態に係る冷却器１００Ｂにおいて、Ｘ軸の方向における開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１と、流入路ＦＰ１の幅ｗ１とは互いに等しい。また、Ｘ軸の方向における開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２は、流出路ＦＰ２の幅ｗ２よりも小さい。

【0092】

冷却器１００Ｃは、上記の構成を備えるので、分流流路ＦＰ３への流入部における圧力損失を、従来技術に比較して低減しながら、発熱体としての被冷却体を安定的に冷却することが可能となる。

【0093】

開口ＯＰｂ１の幅Ｗ１と流入路ＦＰ１の幅ｗ１との組（以下「第１組」という）と、開口ＯＰｂ２の幅Ｗ２と流出路ＦＰ２の幅ｗ２との組（以下「第２組」という）とに着目する。第１実施形態は、第１組に係る各幅（Ｗ１，ｗ１）と第２組に係る各幅（Ｗ２，ｗ２）との双方が互いに等しい形態である。第２実施形態は、第２組に係る各幅が互いに等しく、第１組に係る各幅は相違する形態である。第３実施形態は、第１組に係る各幅が違いに等しく、第２組に係る各幅は相違する形態である。以上の例示から理解される通り、第１実施形態から第３実施形態は、第１組及び第２組の少なくとも一方が互いに等しい形態として包括的に表現される。

【0094】

４：変形例
本開示は、以上に例示した実施形態に限定されない。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以上の態様を併合してもよい。

【0095】

上記の実施形態において、第１流路としての流入路ＦＰ１において冷媒が流通する向きと、第２流路としての流出路ＦＰ２において冷媒が流通する向きとは、互いに逆であった。このため、供給管１６０と排出管１６２とが冷却器１００の同じ側に位置していた。しかし、第１流路としての流入路ＦＰ１において冷媒が流通する向きと、第２流路としての流出路ＦＰ２において冷媒が流通する向きとは、同一であってもよい。

【0096】

図２３は、本変形例における＋Ｚ方向から平面視した冷却器１００Ｄの平面図である。冷却器１００Ｄは、２つのヘッダ部１４０Ａ及び１４０Ｂを備える。ヘッダ部１４０Ａは、本体部１２０に対して－Ｙ方向側に接続される。一方、ヘッダ部１４０Ｂは、本体部１２０に対して、＋Ｙ方向側に接続される。ヘッダ部１４０Ａは、例えば、流入路ＦＰ１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。ヘッダ部１４０Ｂは、例えば、流出路ＦＰ２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。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、ヘッダ部１４０Ａに接続される。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、ヘッダ部１４０Ｂに接続される。供給管１６０に流入した冷媒は、流入路ＦＰ１を＋Ｙ方向に流れた後、開口ＯＰｂ１を介して、複数の分流流路ＦＰ３に流入する。また、当該冷媒は、複数の分流流路ＦＰ３から開口ＯＰｂ２を介して、流出路ＦＰ２に流出する。流出路ＦＰ２を＋Ｙ方向に流れた冷媒は、排出管１６２から排出される。

【0097】

本変形例においては、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２における冷媒が流れる向きが同一となることにより、流入路ＦＰ１に流入した冷媒が、分流流路ＦＰ３でＵターンして、流出路ＦＰ２に流出する構成に比較して、複数の分流流路ＦＰ３の各々に流入する冷媒の量が均一化されやすい。

【符号の説明】

【0098】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…電力変換装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ…冷却器、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ…本体部、１２２，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ，１２２ｅａ，１２２ｅｂ…外壁、１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ…隔壁、１４０，１４０Ａ，１４０Ｂ…ヘッダ部、１４２ａ，１４２ｃ，１４２ｅ，１４２ｆ…外壁、１４４…隔壁、１６０…供給管、１６２…排出管、２００，２００ｕ，２００ｖ，２００ｗ…半導体モジュール、２０２，２０２ｕ，２０２ｖ，２０２ｗ，２０４，２０４ｕ…入力端子、２０６，２０６ｕ，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…分流流路

【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】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】