特開 2024-141671 電力変換ユニット

(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】P2024141671

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】電力変換ユニット

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241003BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H05K7/20 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023053457

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100135301

【弁理士】

【氏名又は名称】梶井 良訓

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100207192

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 健一

(72)【発明者】

【氏名】古谷 峻千

【テーマコード（参考）】

5E322

5H770

【Ｆターム（参考）】

5E322AA07

5E322AA11

5E322AB01

5E322BA01

5E322BB03

5E322DA01

5E322DA02

5E322DA04

5E322EA05

5E322FA01

5H770AA29

5H770PA02

5H770PA12

5H770PA22

5H770PA28

5H770PA42

5H770QA08

5H770QA22

5H770QA28

(57)【要約】      （修正有）

【課題】冷却性能向上と高剛性化とが可能な電力変換ユニットを提供する。
【解決手段】電力変換ユニット１０は、筐体と、筐体に設けた棚板１３と、棚板上に収納された電力制御ユニット１５と、電力制御ユニット１５を冷却する冷却機構と、を有する。冷却機構は、電力制御ユニット１５の下位置に配置されてで電力制御ユニット１５を冷却する冷媒が流れる冷却管１２を有する。冷却管１２は、電力制御ユニット１５を支持し、電力制御ユニット１５が引き出される前後方向に対して交差する方向に延在する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、
前記筐体に設けた棚と、
前記棚上に収納されたユニットと、
前記ユニットを冷却する冷却機構と、
を有し、
前記冷却機構は、前記ユニットの下位置に配置されて前記ユニットを冷却する冷媒が流れる冷却管を有し、
前記冷却管は、前記ユニットを支持する、
する電力変換ユニット。

【請求項2】

前記冷却管は、前記ユニットが引き出される前後方向に対して交差する方向に延在する、
請求項１記載の電力変換ユニット。

【請求項3】

前記冷却管は、伝熱部材を介して前記ユニットの下部と接する、
請求項１記載の電力変換ユニット。

【請求項4】

前記ユニットには、発熱部品が収納され、
前記伝熱部品は、上面視して前記発熱部品に近接する、
請求項３記載の電力変換ユニット。

【請求項5】

前記冷却管は、伝熱部材を介して下位置の前記ユニットに接する、
請求項３記載の電力変換ユニット。

【請求項6】

前記冷却管は、前記ユニットが引き出される前後方向に対して交差する方向に偶数本延在する、
請求項２記載の電力変換ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電力変換ユニットに関する。

【0002】

電力変換ユニットは、筐体に設けた棚と、棚上に収納されたユニットと、を有する。電力変換ユニットは、ユニット化されたユニット構造を有する。電力変換ユニットは、ユニットに対する冷却方式として水冷式がある。電力変換ユニットは、冷却効率の向上が求められている。電力変換ユニットは、ユニットを支持する筐体の高剛性化が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－３６９５４７号公報

【特許文献2】特開２０２１－１４１７２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、冷却性能向上と高剛性化とが可能な電力変換ユニットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態の電力変換ユニットは、筐体と、前記筐体に設けた棚と、前記棚上に収納されたユニットと、前記ユニットを冷却する冷却機構と、を有する。前記冷却機構は、前記ユニットの下位置に配置されて前記ユニットを冷却する冷媒が流れる冷却管を有する。前記冷却管は、前記ユニットを支持する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態の電力変換ユニットを示す模式正面図。

【図2】実施形態の電力変換ユニットを示す模式側面図。

【図3】実施形態の電力変換ユニットのユニットを示す模式上面図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本実施形態の電力変換ユニットを、図面に基づいて説明する。
図１は、実施形態における電力変換ユニットを示す模式正面図である。図２は、本実施形態の電力変換ユニットを示す模式側面図である。図において、符号１０は、電力変換ユニットである。

【0008】

以下、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向は、各軸に平行な方向である。例えば、図１，図２に示すように、Ｘ軸方向は電力変換ユニット１０の左右方向に平行である。Ｙ軸方向は電力変換ユニット１０の前後方向に平行である。Ｚ軸方向は電力変換ユニット１０の上下方向に平行である。

【0009】

本実施形態に係る電力変換ユニット１０は、例えば、電気設備等に備えられる盤である。盤は、電源装置及びモータ駆動装置等を構成する配電盤、分電盤及び制御盤等である。電力変換ユニット１０は、例えば、半導体素子、導体、ヒューズ、キャパシタ（コンデンサ）、トランス、開閉器、遮断器及び計測機器等の各種の回路構成要素を備える。

【0010】

実施形態の電力変換ユニット１０は、図１に示すように、変換制御部１０ａ及び電力制御部１０ｂを備える。変換制御操作部１０ａは、例えば、電力制御部１０ｂの動作に関する操作者の入力操作を受け付ける操作部と、電力制御部１０ｂの制御に関する機構と、を収納する。
変換制御操作部１０ａの操作部は、操作者の入力操作に応じて電力制御部１０ｂの動作を指示する信号を出力する。変換制御操作部１０ａの操作部１０ａは、例えば、操作ボタン等の入力機器及び液晶ディスプレイ等の表示器を備える。変換制御操作部１０ａは、電力制御部１０ｂの制御に関する機構として、冷却機構の冷媒用ポンプＰを挙げることができる。冷媒用ポンプＰは、冷却機構を構成する。

【0011】

電力制御部１０ｂは、例えば、筐体１１と、複数の電力制御ユニット（ユニット）１５と、を備える。
筐体１１は、内部に配置される複数の電力制御ユニット１５を収納する棚板１３を有する。
筐体１１は、前部に防爆扉が設けられていてもよい。

【0012】

棚板１３は、筐体１１のＸ方向において電力制御部１０ｂの内部を貫通する。棚板１３は、Ｘ方向において電力制御部１０ｂの全長にわたって延在する。棚板１３は、平面視してＺ方向に重なるように複数段設けられている。棚板１３は、平面視してＺ方向に重なるように３枚設けられている。棚板１３は、互いに平行に設けられている。棚板１３は、Ｚ方向に互いに離間して設けられている。棚板１３は、Ｙ方向の前側に電力制御ユニット１５の収納位置を規制する位置規制部１３ａを有する。棚板１３は、冷却機構を構成する。

【0013】

筐体１１は、Ｚ軸方向の上部に、排気口と空冷用の複数のファンとが設けられてもよい。筐体１１の上部に形成された排気口は、例えばＺ軸方向に沿って各ファンに臨んで通じている。筐体１１のＹ軸方向での前部に形成された複数の吸気口は、例えばＹ軸方向に沿って適宜の電力制御ユニット１５に対向して臨んでいる。各吸気口は、例えば矩形の開口である。

【0014】

複数のファンは、例えば２つが設けられる。各ファンは、筐体１１の前部の各吸気口から筐体１１の外部の空気を内部に吸入する。各ファンは、筐体１１の上部ａの排気口から筐体１１の内部の空気を外部に排出する。各ファンは、筐体１１の内部を流れる空気により形成される冷却風によって複数の電力制御ユニット１５を冷却することができる。

【0015】

複数の電力制御ユニット１５は、例えば１５個の電力制御ユニット１５である。複数の電力制御ユニット１５は、例えばＺ軸方向に３段及びＸ軸方向に５列に並んで筐体１１の内部に配置されている。複数の電力制御ユニット１５のうち、各段の５列の電力制御ユニット１５は、例えばＸ軸およびＹ軸に沿ったＸＹ面に延在する棚板１３に載置されている。各段の電力制御ユニット１５は、Ｘ軸方向に離間して棚板１３の上に配置される。電力制御ユニット１５は、Ｙ軸方向にそれぞれ１つが棚板１３の上に配置される。各段の電力制御ユニット１５は、いずれも、Ｚ軸方向に揃って棚板１３の上に配置される。

【0016】

各電力制御ユニット１５は、それぞれ所定の素子が収納される。各電力制御ユニット１５は、異なる種類の素子が収納されていてもよい。各電力制御ユニット１５は、同じ種類の素子が収納されていてもよい。
電力制御ユニット１５は、一例として、図２の２段目である中段に示すように、素子ユニット２１と、駆動ユニットと、キャパシタユニット２５と、を備えてもよい。
素子ユニット２１と駆動ユニットとは、例えばＺ軸方向に沿って積層されるように配置されてもよい。

【0017】

素子ユニット２１は、第１ユニット筐体に、複数の半導体素子（第１素子）３３と、ヒートシンク（発熱部品）３５と、が収納される。第１ユニット筐体は、複数の半導体素子３３及びヒートシンク３５を内部で支持する。第１ユニット筐体のＹ軸方向での前部及び後部には、例えばＹ軸方向に沿ってヒートシンク３５に臨んで通じる前部開口及び後部開口が形成されている。

【0018】

複数の半導体素子３３は、例えば、ブリッジ接続されることによってブリッジ回路を形成する複数のスイッチング素子及び整流素子等である。スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のトランジスタである。整流素子は、各トランジスタに並列に接続されるダイオードである。

【0019】

複数の半導体素子３３は、ヒートシンク３５の上面である素子配置面に配置されている。ヒートシンク３５の素子配置面は、例えばヒートシンク３５のＺ軸方向での上端面である。複数の半導体素子３３は、例えばＸ軸方向に沿って一列に並んで素子配置面に配置されている。

【0020】

ヒートシンク３５の外形は、例えば直方体状である。ヒートシンク３５のＹ軸方向に沿った長さは、例えば素子配置面に配置される各半導体素子３３のＹ軸方向の長さよりも所定長さだけ大きく形成されている。所定長さは、例えば各半導体素子３３を素子配置面に固定するために必要な長さ程度等である。

【0021】

ヒートシンク３５は、半導体素子３３に接触する。ヒートシンク３５は、後述する冷却管１２に接続される。ヒートシンク３５は、冷却枝管１６を介して冷却管１２に接続される。ヒートシンク３５は、電力制御ユニット１５の底部に接していてもよい。ヒートシンク３５は、複数配置されてもよい。複数のヒートシンク３５は、Ｘ軸方向に沿って所定間隔をあけて並んで配置されていてもよい。

【0022】

駆動ユニットは、第２ユニット筐体に収納された基板を備えてもよい。駆動ユニットは、第２ユニット筐体の内部に配置される基板を支持する。駆動ユニットは、素子ユニット２１の下側に配置されてもよい。
基板は、例えば複数の半導体素子３３のうちのスイッチング素子等を駆動制御する駆動基板等を備える。

【0023】

キャパシタユニット２５は、例えば素子ユニット２１及び駆動ユニットとは分離されてもよい。キャパシタユニット２５は、Ｙ軸方向に沿って素子ユニット２１及び駆動ユニットに隣接するように配置されている。
キャパシタユニット２５は、第３ユニット筐体（支持部材）に収納された複数のキャパシタ（コンデンサ：発熱部品）４３を備える。第３ユニット筐体は、内部に配置される複数のキャパシタ４３を支持する。

【0024】

各キャパシタ４３は、例えば複数の半導体素子３３のうちのスイッチング素子のオン及びオフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化するキャパシタ等を備える。
各キャパシタ４３は、電力制御ユニット１５の底部に接していてもよい。

【0025】

各棚板１３の下位置は、冷却管１２が配置される。冷却管１２は、冷却機構を構成する。冷却管１２は、電力制御ユニット１５を冷却する冷媒が流れる。冷媒は、例えば水とされることができる。冷却管１２は、Ｘ方向に延在する。冷却管１２は、Ｙ方向に偶数本配置される。冷却管１２は、Ｙ方向に２本配置される。冷却管１２は、Ｙ方向に離間して配置される。冷却管１２は、Ｙ方向に平行に配置される。冷却管１２は、棚板１３と平行に配置される。

【0026】

偶数本の冷却管１２は、半数が冷媒を供給する冷媒供給管とされ、半数が冷媒を排出する冷媒排出管とされる。偶数本の冷却管１２は、冷媒供給管が冷却枝管１６を介してヒートシンク３５に接続される。偶数本の冷却管１２は、冷媒排出管が冷却枝管１６を介してヒートシンク３５に接続される。
冷却枝管１６は、いずれも、筐体１１の前面においてヒートシンク３５に接続される。

【0027】

冷却管１２は、Ｘ方向の両端１２ａがいずれも筐体１１に支持されている。冷却管１２は、Ｘ方向の両端１２ａがいずれも筐体１１を貫通している。冷却管１２は、高強度材料からなる。冷却管１２は、高熱伝導材料からなる。

【0028】

冷却管１２は、Ｘ方向の一端１２ａが電力制御部１０ｂから変換制御部１０ａまで延在する。冷却管１２は、変換制御部１０ａにおいて、縦配管１２ｂに接続される。縦配管１２ｂは冷媒用ポンプＰに接続される（図１参照）。
冷却管１２は、伝熱部材１４を介して電力制御ユニット１５と接する。

【0029】

伝熱部材１４は、ブロック状とされる。伝熱部材１４は、高熱伝導材料からなる。伝熱部材１４は、高強度材料からなる。
伝熱部材１４は、上下に分離される。伝熱部材１４は、上伝熱部材１４ａと、下伝熱部材１４ｂとからなる。上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとは、その間に冷却管１２を挟む。

【0030】

上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとの対向面は、冷却管１２の外形に密着する。上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとの対向面は、冷却管１２の外形に合わせて溝１４ｃが形成される。上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとの対向面は、Ｘ方向に延在する溝が形成される。上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとの対向面は、溝１４ｃ以外が互いに密着する。上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとは、互いに固定される。

【0031】

上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとのいずれかには、冷却管１２から冷却枝管１６を分岐する分岐部が形成される。分岐部は、上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとのいずれに形成されてもよい。分岐部は、上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとのいずれかをＹ方向に貫通する。分岐部によって、冷却枝管１６は、筐体１１の前面に引き回すことができる。分岐部は、冷却管１２と冷却枝管１６の間で開閉可能なバルブを有していてもよい。冷却枝管１６は、上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとのいずれかの内部を貫通する。冷却枝管１６は、伝熱部材１４を貫通する。
冷却枝管１６は、上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとの対向面に沿って、上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとの両方に形成された溝１４ｃに嵌め込まれてもよい。冷却枝管１６は、上伝熱部材１４ａと下伝熱部材１４ｂとの対向面に沿ってＹ軸方向に延在する。

【0032】

上伝熱部材１４ａの溝１４ｃは、冷却管１２の上半分に密着する。上伝熱部材１４ａは、下伝熱部材１４ｂおよび冷却管１２に密着する。
上伝熱部材１４ａは、電力制御ユニット１５の下位置に配置される。上伝熱部材１４ａは、上面が棚板１３に密着する。上伝熱部材１４ａは、その上面が棚板１３の下面に沿って形成される。上伝熱部材１４ａは、棚板１３に固定される。上伝熱部材１４ａは、棚板１３にボルト締めされてもよい。

【0033】

上伝熱部材１４ａは、冷却管１２の本数にあわせてＹ軸方向に分割されてもよい。この場合、１本の冷却管１２は、１つの上伝熱部材１４ａに接する。この冷却管１２に隣接するもう１本の冷却管１２は、他の上伝熱部材１４ａに接する。つまり、複数の上伝熱部材１４ａは、互いにＹ軸方向に隣接する。Ｙ軸方向に配置された上伝熱部材１４ａは、互いに近接する。Ｙ軸方向に配置された上伝熱部材１４ａは、互いに接触してもよい。

【0034】

上伝熱部材１４ａは、Ｘ軸方向において電力制御ユニット１５の幅寸法とほぼ等しい寸法を有する。上伝熱部材１４ａは、Ｘ軸方向において電力制御ユニット１５の幅寸法よりも若干小さい寸法でもよい。
上伝熱部材１４ａは、Ｙ軸方向において電力制御ユニット１５の奥行寸法とほぼ等しい寸法を有する。上伝熱部材１４ａは、Ｙ軸方向において電力制御ユニット１５の奥行寸法よりも大きい寸法でもよい。上伝熱部材１４ａは、Ｙ軸方向において電力制御ユニット１５の奥行寸法よりも若干小さい寸法でもよい。上伝熱部材１４ａは、Ｙ軸方向においてキャパシタユニット２５および素子ユニット２１の奥行寸法の和よりも若干小さい寸法でもよい。

【0035】

上伝熱部材１４ａは、上面視してキャパシタユニット２５および素子ユニット２１に重なるように配置される。上伝熱部材１４ａは、キャパシタユニット２５の下部および素子ユニット２１の下部に接して配置される。上伝熱部材１４ａは、上面視してヒートシンク３５およびキャパシタ４３に重なる範囲に配置される。なお、複数の上伝熱部材１４ａが、上面視してキャパシタユニット２５および素子ユニット２１に重なるように配置されていればよい。

【0036】

例えば、上伝熱部材１４ａは、Ｘ軸方向に分割されてもよい。この場合、複数の上伝熱部材１４ａを組み合わせて、上面視してキャパシタユニット２５および素子ユニット２１に重なるように配置されることができる。この場合、複数の上伝熱部材１４ａを組み合わせて、キャパシタユニット２５の下部および素子ユニット２１の下部に接して配置されることができる。この場合、複数の上伝熱部材１４ａを組み合わせて、上面視してヒートシンク３５およびキャパシタ４３に重なる範囲に配置されることができる。

【0037】

上伝熱部材１４ａは、上面視してヒートシンク３５およびキャパシタ４３が内部に収まる範囲に配置される。上面視した上伝熱部材１４ａの輪郭は、ヒートシンク３５およびキャパシタ４３よりも大きい。上面視した上伝熱部材１４ａの輪郭からは、ヒートシンク３５およびキャパシタ４３の一部がはみ出してもよい。上伝熱部材１４ａは、ヒートシンク３５およびキャパシタ４３を冷却管１２により冷却できる配置であれば、上記の配置に限定されない。

【0038】

下伝熱部材１４ｂは、上面視して上伝熱部材１４ａと同じ輪郭形状を有する。
下伝熱部材１４ｂの溝１４ｃは、冷却管１２の下半分に密着する。下伝熱部材１４ｂは、上伝熱部材１４ａおよび冷却管１２に密着する。
下伝熱部材１４ｂは、電力制御ユニット１５の上方に配置される。下伝熱部材１４ｂは、下面が第２棚板１３Ｕに密着する。下伝熱部材１４ｂは、その下面が第２棚板１３Ｕの上面に沿って形成される。下伝熱部材１４ｂは、第２棚板１３Ｕに固定される。下伝熱部材１４ｂは、上伝熱部材１４ａおよび第２棚板１３Ｕにボルト締めされてもよい。

【0039】

下伝熱部材１４ｂは、上伝熱部材１４ａと同様に、冷却管１２の本数にあわせてＹ軸方向に分割されてもよい。この場合、１本の冷却管１２は、１つの下伝熱部材１４ｂに接する。この冷却管１２に隣接するもう１本の冷却管１２は、他の下伝熱部材１４ｂに接する。つまり、複数の下伝熱部材１４ｂは、互いにＹ軸方向に隣接する。Ｙ軸方向に配置された下伝熱部材１４ｂは、互いに近接する。Ｙ軸方向に配置された下伝熱部材１４ｂは、互いに接触してもよい。

【0040】

下伝熱部材１４ｂは、上伝熱部材１４ａと同様に、Ｘ軸方向において電力制御ユニット１５の幅寸法とほぼ等しい寸法を有する。下伝熱部材１４ｂは、Ｘ軸方向において電力制御ユニット１５の幅寸法よりも若干小さい寸法でもよい。
下伝熱部材１４ｂは、Ｙ軸方向において電力制御ユニット１５の奥行寸法とほぼ等しい寸法を有する。下伝熱部材１４ｂは、Ｙ軸方向において電力制御ユニット１５の奥行寸法よりも大きい寸法でもよい。下伝熱部材１４ｂは、Ｙ軸方向において電力制御ユニット１５の奥行寸法よりも若干小さい寸法でもよい。下伝熱部材１４ｂは、Ｙ軸方向においてキャパシタユニット２５および素子ユニット２１の奥行寸法の和よりも若干小さい寸法でもよい。

【0041】

下伝熱部材１４ｂは、上伝熱部材１４ａと同様に、上面視してキャパシタユニット２５および素子ユニット２１に重なるように配置される。下伝熱部材１４ｂは、キャパシタユニット２５の下部および素子ユニット２１の下方に位置する。下伝熱部材１４ｂは、上面視してヒートシンク３５およびキャパシタ４３に重なる範囲に配置される。なお、複数の下伝熱部材１４ｂが、上面視してキャパシタユニット２５および素子ユニット２１に重なるように配置されていればよい。

【0042】

例えば、下伝熱部材１４ｂは、Ｘ軸方向に分割されてもよい。この場合、複数の下伝熱部材１４ｂを組み合わせて、上面視してキャパシタユニット２５および素子ユニット２１に重なるように配置されることができる。この場合、複数の下伝熱部材１４ｂを組み合わせて、キャパシタユニット２５の下部および素子ユニット２１の下方に位置して配置されることができる。この場合、複数の下伝熱部材１４ｂを組み合わせて、上面視してヒートシンク３５およびキャパシタ４３に重なる範囲に配置されることができる。

【0043】

下伝熱部材１４ｂは、上面視してヒートシンク３５およびキャパシタ４３が内部に収まる範囲に配置される。上面視した下伝熱部材１４ｂの輪郭は、ヒートシンク３５およびキャパシタ４３よりも大きい。上面視した下伝熱部材１４ｂの輪郭からは、ヒートシンク３５およびキャパシタ４３の一部がはみ出してもよい。下伝熱部材１４ｂは、ヒートシンク３５およびキャパシタ４３を冷却管１２により冷却できる配置であれば、上記の配置に限定されない。

【0044】

電力制御ユニット１５は、例として、図２の１段目である上段に示すように、同じ素子（発熱部品）４５を複数備えてもよい。
あるいは、電力制御ユニット１５は、例として、図２の３段目である下段に示すように、異なる素子（発熱部品）４２および素子（発熱部品）４４を複数備えてもよい。
これらの場合でも、伝熱部材１４は、上面視して素子４４が内部に収まる範囲に配置される。あるいは、伝熱部材１４は、上面視して素子４２および素子４４が内部に収まる範囲に配置される。
伝熱部材１４は、上面視して素子４４が内部に収まる程度に近接して配置される。あるいは、伝熱部材１４は、上面視して素子４２および素子４４が内部に収まる程度に近接して配置される。

【0045】

電力制御ユニット１５は、上部が第２棚板１３Ｕに近接している。電力制御ユニット１５は、上部が第２棚板１３Ｕに接していてもよい。
棚板１３および第２棚板１３Ｕは、伝熱部材を構成することもできる。

【0046】

冷却管１２、伝熱部材１４、棚板１３および第２棚板１３Ｕは、支持部材を構成する。つまり、冷却管１２、伝熱部材１４、棚板１３および第２棚板１３Ｕは、筐体１１に固定されており、複数の電力制御ユニット１５が載置される。冷却管１２、伝熱部材１４、棚板１３および第２棚板１３Ｕは、複数の電力制御ユニット１５の重量を支持する。冷却管１２、伝熱部材１４、棚板１３および第２棚板１３Ｕは、強度部材である。

【0047】

冷却管１２は、Ｙ軸方向に離間して偶数本配置される。伝熱部材１４は、Ｙ軸方向に延在して配置される。したがって、電力制御ユニット１５が棚板１３に載置された場合でも、冷却管１２および伝熱部材１４は、電力制御ユニット１５の重量を支持することができる。また、電力制御ユニット１５の収納時に、電力制御ユニット１５が棚板１３の上でＹ軸方向に移動した場合でも、冷却管１２および伝熱部材１４は、電力制御ユニット１５の重量を支持することができる。

【0048】

本実施形態においては、冷却機構における冷媒用ポンプＰによって冷却管１２に冷媒を循環する。これにより、冷却管１２を冷却する。冷却管１２に接する伝熱部材１４が冷却される。

【0049】

上面視した伝熱部材１４は、発熱部品であるヒートシンク３５、キャパシタ４３、素子４２、素子４４、素子４５に対して近接して配置されているため、冷却機構として、これらの発熱部品を冷却することが容易にできる。伝熱部材１４が冷却管１２に接しているため、冷却効率を向上することができる。棚板１３が伝熱部材１４に接しているため、冷却効率を向上することができる。棚板１３が電力制御ユニット１５の下部に接しているため、冷却効率を向上することができる。

【0050】

第２棚板１３Ｕは、電力制御ユニット１５の上部に近接している。これにより、発熱部品を収納する電力制御ユニット１５に対する冷却効率を向上することができる。この場合、下伝熱部材１４ｂは、上面視して電力制御ユニット１５の発熱部品に近接するように配置されているため、電力制御ユニット１５に対する冷却効率を向上することができる。

【0051】

本実施形態においては、筐体１１に複数の電力制御ユニット１５を棚板１３に載置して収納する構造であり、電力制御ユニット１５の冷却方式は水冷であり、冷配管１２が電力制御ユニット１５の下方に配置され、電力制御ユニット１５を載せる棚板１３に導性のよい金属等である伝熱部材１４を介して冷配管１２が固定される。同時に、電力制御ユニット１５の内部における発熱部品のレイアウトを、筐体１１の内部での冷却構造を考慮して、電力制御ユニット１５下部に発熱部品を配置する構造等とすることで効率的な冷却をおこなうことが可能となる。

【0052】

これにより、電力制御ユニット１５を載せる棚板１３に冷却管１２が固定されており、冷却管１２が強度部材になるため筐体１１の剛性を上げることができる。このため、筐体１１を変形しにくくすることができ、振動に強い構造とすることができる。
冷却管１２を強度部材にすることで、冷却管１２がないときに電力制御ユニット１５を載せる棚板１３に必要となっていた補強構造を省略あるいは簡素化することができる。

【0053】

電力制御ユニット１５内の発熱部品を下部に配置することで、冷却管１２への熱の伝達を向上することが期待できる。特に、発熱部品の位置に併せて冷却管１２および伝熱部材１４を設けることにより、効率的な冷却を期待することができる。

【0054】

発熱部品を水等の冷媒で冷却するためには、水冷ヒートシンク等の冷却構造をもつ部材、または水冷コンデンサなどの配管経路をもつ部品を選定する必要があるが、本実施形態では、伝熱部材１４および冷配管１２を介して直接的に冷却を可能とできるため、これらの部品を不要とすることができる。

【0055】

さらに、筐体１１に収納される電力制御ユニット１５の数が増えると、奥行方向（Ｙ軸方向）に発熱部品としての半導体素子３３を並べて配置する場合がある。この場合、発熱部品としての半導体素子３３の配列方向と、コンデンサの配列方向と、を一致させることができ。半導体素子３３とコンデンサと間の導体経路を短くすることができる。したがって、電気的性能を向上することができる。

【0056】

本実施形態において冷却管１２の配管位置は、電力制御ユニット１５の下部としたが、電力制御ユニット１５の固定方法や発熱部品の位置に応じて、冷却管１２の配置を電力制御ユニット１５の下部以外にすることもできる。

【0057】

さらに、上述した実施形態における個々の構成を個別に選択して、それぞれ組み合わせて実施することも可能である。

【0058】

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0059】

１０…電力変換ユニット、１１…筐体、１２…冷却管、１４…伝熱部材、１５…電力制御ユニット（ユニット）、２１…素子ユニット、２５…キャパシタユニット、３３…半導体素子（第1素子）、３５…ヒートシンク（発熱部品）、３９…基板、４３…キャパシタ（コンデンサ、発熱部品）、４２，４４，４５…発熱部品。

【図1】

【図2】

【図3】