特開 2024-165153 電力変換装置

(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】P2024165153

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20241121BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20241121BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 Z

H01L25/04 C

H05K7/20 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023081066

(22)【出願日】2023-05-16

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100207859

【弁理士】

【氏名又は名称】塩谷 尚人

(72)【発明者】

【氏名】溝口 智恵

(72)【発明者】

【氏名】福岡 道成

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322AA07

5E322AA10

5E322DA04

5E322EA10

5E322FA01

5F136BA03

5F136BA06

5F136BA22

5F136BA24

5F136CB07

5F136CB08

5F136DA27

5F136DA50

5F136FA02

(57)【要約】

【課題】複数の発熱部品を有する電力変換装置において各発熱部品を適正に冷却させる。
【解決手段】電力変換装置は、部品搭載部であるベース部に並べて搭載される複数の発熱部品と、ベース部に一体に設けられ、複数の発熱部品を冷却する冷却部１３と、を有する。冷却部１３は、複数の発熱部品が並ぶ向きに冷媒流路１４を形成する流路形成部１５と、冷媒流路１４において上流側から下流側に向けて延びるフィン１８と、を有する。ベース部において各発熱部品に対応する箇所がそれぞれ発熱箇所Ｘ１～Ｘ３である。冷却部１３において各発熱箇所のうち上流側の発熱箇所と下流側の発熱箇所とではフィン構造が異なっており、下流側の発熱箇所では、上流側の発熱箇所に比べて冷媒流通方向に互いに分離されているフィン数が多くなっている。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品搭載部であるベース部（１１）に並べて搭載される複数の発熱部品（１２）と、前記ベース部に一体に設けられ、前記複数の発熱部品を冷却する冷却部（１３）と、を有する電力変換装置（１０）であって、
前記冷却部は、前記複数の発熱部品が並ぶ向きに冷媒流路（１４）を形成する流路形成部（１５）と、前記冷媒流路において上流側から下流側に向けて延びるフィン（１８）と、を有し、
前記ベース部において前記各発熱部品に対応する箇所がそれぞれ発熱箇所であり、
前記冷却部において前記各発熱箇所のうち上流側の発熱箇所と下流側の発熱箇所とではフィン構造が異なっており、下流側の発熱箇所では、上流側の発熱箇所に比べて冷媒流通方向に互いに分離されているフィン数が多くなっている、電力変換装置。

【請求項2】

前記下流側の発熱箇所では、冷媒流通方向のフィン数が上流側に比べて多く、かつ上流側の前記フィンに比べて冷媒流通方向の前記フィンの長さが短い、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記冷却部において、前記各発熱箇所では複数の前記フィンが前記冷媒流路の幅方向に並べて設けられており、
前記下流側の発熱箇所では、冷媒流通方向のフィン数が上流側に比べて多く、かつ冷媒流通方向における前記フィンの各列において、冷媒流通方向の前列の前記フィンの間に、後列の前記フィンが配置されている、請求項１又は２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記下流側の発熱箇所では、前記フィンが、前記上流側の発熱箇所に設けられた前記フィンに対して交差する向きに設けられている、請求項１又は２に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記上流側の発熱箇所では、前記冷媒流路において上流側から下流側に向けて延びる長尺板状の前記フィンが設けられているのに対し、前記下流側の発熱箇所では、ピン形状の前記フィンが冷媒流通方向に並べて設けられている、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記ベース部には、少なくとも３つの前記発熱部品が並べて搭載されており、
前記冷却部において最上流側の発熱箇所（Ｘ１）と、最上流側及び最下流側の間である中間位置の発熱箇所（Ｘ２）と、最下流側の発熱箇所（Ｘ３）とでは、最上流側、中間位置、最下流側の順に、冷媒流通方向のフィン数が多くなっている、請求項１又は２に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記発熱部品として複数のリアクトル（１２Ａ～１２Ｃ）を有し、
前記複数のリアクトルは、前記ベース部において前記冷却部が設けられる面とは反対側の面に、前記冷媒流路の上流側から下流側に向けて順に並べて配置されている、請求項１又は２に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

昇圧コンバータやインバータ等の電力変換装置は、リアクトルや半導体素子からなる複数の発熱部品を有しており、この発熱部品を冷却するための技術が各種提案されている。例えば特許文献１には、半導体素子に密着配置された冷却管において、半導体素子が密着する部分の冷却効率を向上させるための複数のフィンからなるフィン群が、半導体素子に対応して設けられるとともに、フィン群の中心が、フィン群に対応する半導体素子の中心よりも冷媒流路の上流側に配された技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４９８５３８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、冷媒流路を流れる冷媒により複数の発熱部品を冷却する場合には、冷媒流路の上流側の発熱部品と、冷媒流路の下流側の発熱部品とで冷却度合が異なり、各発熱部品で温度差が生じることが懸念される。すなわち、冷媒流路を流れる冷媒は下流側ほど高温になるため、下流側の発熱部品において所望の冷却性能が得られなくなることが懸念される。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の発熱部品を有する電力変換装置において各発熱部品を適正に冷却させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するべく本開示の電力変換装置は、
部品搭載部であるベース部に並べて搭載される複数の発熱部品と、前記ベース部に一体に設けられ、前記複数の発熱部品を冷却する冷却部と、を有する電力変換装置であって、
前記冷却部は、前記複数の発熱部品が並ぶ向きに冷媒流路を形成する流路形成部と、前記冷媒流路において上流側から下流側に向けて延びるフィンと、を有し、
前記ベース部において前記各発熱部品に対応する箇所がそれぞれ発熱箇所であり、
前記冷却部において前記各発熱箇所のうち上流側の発熱箇所と下流側の発熱箇所とではフィン構造が異なっており、下流側の発熱箇所では、上流側の発熱箇所に比べて冷媒流通方向に互いに分離されているフィン数が多くなっている。

【0007】

電力変換装置において、冷却部の冷媒流路を流れる冷媒により複数の発熱部品が所定順序で冷却される場合には、冷媒流路の上流側の発熱部品に比べて、冷媒流路の下流側の発熱部品の冷却性が低下することが懸念される。この点に着目し、各発熱部品に対応する発熱箇所のうち上流側の発熱箇所と下流側の発熱箇所とでフィン構造を異ならせ、下流側の発熱箇所では、上流側の発熱箇所に比べて冷媒流通方向に互いに分離されているフィン数を多くした。これにより、上流側の発熱箇所よりも下流側の発熱箇所の冷却効率が高められる。その結果、複数の発熱部品を有する電力変換装置において各発熱部品を適正に冷却させることができる。

【0008】

なお、冷却部では、冷媒流路に沿って並ぶ複数の発熱箇所のうち最上流側となる発熱箇所と最下流側となる発熱箇所との対比において、最下流側の発熱箇所では、最上流側の発熱箇所に比べて冷媒流通方向のフィン数が多くなっているとよい。また、冷媒流路に沿って並ぶ複数の発熱箇所のうち、隣り合う発熱箇所において冷媒流通方向のフィン数が同じものが含まれていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】電力変換装置の概略構成を示す縦断面図。

【図2】冷却部の構成を示す平面図。

【図3】フィン側面に形成される境界層を示す図。

【図4】冷却部の構成の一部を変更した変形例を示す図。

【図5】各リアクトルのより具体的な構成を示す平面図。

【図6】第２実施形態における冷却部の構成を示す図。

【図7】第３実施形態における冷却部の構成を示す図。

【図8】第４実施形態における冷却部の構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る電力変換装置の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載される電源システムにおいて、車載バッテリの電圧を昇圧する昇圧コンバータとして用いられる電力変換装置について説明する。

【0011】

（第１実施形態）
図１に示すように、電力変換装置１０は、板状をなすベース部１１と、そのベース部１１に並べて配置された複数のリアクトル１２とを備えている。図１では、横並びに配置された３つのリアクトル１２が、リアクトル１２Ａ～１２Ｃとして示されている。ベース部１１は、例えばアルミニウム等の金属材料よりなる。ベース部１１は、電力変換装置１０の筐体の一部を構成するものであるとよく、複数のリアクトル１２を搭載する部品搭載部となっている。リアクトル１２は、周知のとおりコアと、コアに巻回されたコイルとを有している。各リアクトル１２は、１つのコイルを有する単相リアクトル、又は複数のコイルを有する多相リアクトルである。本実施形態ではリアクトル１２が「発熱部品」に相当する。

【0012】

電力変換装置１０において、ベース部１１の厚み方向の両側のうちリアクトル１２の反対側には、リアクトル１２を冷却する冷却部１３が設けられている。冷却部１３は、ベース部１１に一体に設けられており、冷却水等の冷媒を流通させることによりリアクトル１２を冷却する水冷構造（液冷構造）となっている。冷却部１３は、冷媒流路１４を形成する流路形成部１５を有しており、ベース部１１に対して流路形成部１５取り付けられることで、ベース部１１と流路形成部１５との間に閉空間としての冷媒流路１４が形成されている。図１では、図の左側が上流側、右側が下流側となっており、冷却部１３の最上流部に入口部１６が設けられ、最下流部に出口部１７が設けられている。冷媒は、入口部１６から流入し、冷媒流路１４内で熱交換を行った後、出口部１７から流出する。

【0013】

流路形成部１５は底板部１５ａと周壁部１５ｂとを有しており、周壁部１５ｂによりベース部１１と底板部１５ａとが離間され、それらの間に冷媒流路１４が形成されている。周壁部１５ｂのうち各リアクトル１２の並び方向の一端側に入口部１６が設けられ、他端側に出口部１７が設けられている。ただしこの構成に代えて、ベース部１１側に周壁部が設けられている構成であってもよい。この場合、ベース部１１から延びる周壁部に入口部１６及び出口部１７が設けられているとよい。冷媒流路１４を囲む周壁部は、ベース部１１側及び流路形成部１５側の少なくともいずれかに設けられていればよい。

【0014】

不図示とするが、冷媒流路１４には、冷媒を循環させる外部循環経路が接続されるようになっている。外部循環経路には、例えば電動式のポンプと、ラジエータ等の放熱装置とが設けられ、ポンプの駆動に伴い循環経路と電力変換装置１０の冷媒流路１４とを通じて冷媒が循環する。

【0015】

ベース部１１において厚み方向の両側のうち冷媒流路１４側には、上流側から下流側に向けて延びる複数のフィン１８が設けられている。フィン１８は、平板状をなしている。ベース部１１はヒートシンクとして機能する。

【0016】

図２は、冷却部１３の構成を示す平面図である。図２は、図１の２－２線断面図に相当する。図２には、ベース部１１において各リアクトル１２による複数の発熱箇所Ｘ（Ｘ１～Ｘ３）が破線にて示されている。発熱箇所Ｘが、ベース部１１におけるリアクトル１２の搭載箇所であり、かつ冷却対象となる箇所となっている。ここでは、３つのリアクトル１２Ａ～１２Ｃに対応する発熱箇所Ｘを、それぞれ発熱箇所Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３としている。冷媒流路１４における位置で言えば、発熱箇所Ｘ１が最上流側の発熱箇所であり、発熱箇所Ｘ２が中間位置の発熱箇所であり、発熱箇所Ｘ３が最下流側の発熱箇所である。

【0017】

図２において、一対の周壁部１５ｂは所定間隔を隔てて設けられ、その間が冷媒流路１４となっている。冷媒流路１４は、各発熱箇所Ｘ１～Ｘ３に重なるように設けられている。冷媒流路１４は、途中に折り返しがなく冷媒を一方向に流すものとなっている。フィン１８は、冷媒流路１４において上流側から下流側に向けて延び、かつ冷媒流路１４の幅方向に平行に並べて複数設けられている。

【0018】

フィン１８は、冷媒流通方向において、各発熱箇所Ｘ１～Ｘ３の間となる位置Ｙ１，Ｙ２でそれぞれ分割されている。これにより、発熱箇所Ｘ１～Ｘ３ごとに、それぞれ複数のフィン１８からなるフィン群２１が設けられた構成となっている。本実施形態では、フィン群２１として第１～第３フィン群２１Ａ～２１Ｃを有している。各フィン群２１Ａ～２１Ｃは、冷媒流通方向において互いに分離されている。第１フィン群２１Ａは発熱箇所Ｘ１に設けられたフィン群であり、第２フィン群２１Ｂは発熱箇所Ｘ２に設けられたフィン群であり、第３フィン群２１Ｃは発熱箇所Ｘ３に設けられたフィン群である。各フィン群２１Ａ～２１Ｃは、冷媒流通方向に直交する方向に列状に並ぶ複数のフィン１８により構成されている。なお、図２では、冷媒流通方向に直交する方向に並ぶ各列のフィン数を４としているが、これは一例であり、５以上のフィン１８が並ぶ構成であってもよい。

【0019】

各フィン群２１Ａ～２１Ｃのうち、第１，第２フィン群２１Ａ，２１Ｂと、第３フィン群２１Ｃとはフィン構造が互いに異なっており、第３フィン群２１Ｃでは、他のフィン群２１Ａ，２１Ｂよりも冷媒流通方向におけるフィン分割数が多くなっている。具体的には、第１，第２フィン群２１Ａ，２１Ｂでは、発熱箇所Ｘ１，Ｘ２における冷媒流通方向のフィン分割数がゼロ（フィン数は１）であるのに対し、第３フィン群２１Ｃでは、発熱箇所Ｘ３における冷媒流通方向のフィン分割数が１（フィン数は２）となっている。つまり、冷却部１３において、下流側の発熱箇所Ｘ３では、上流側の発熱箇所Ｘ１，Ｘ２に比べて冷媒流通方向に互いに分離されているフィン数が多くなっている。

【0020】

また、第３フィン群２１Ｃ（下流側の発熱箇所Ｘ３）では、上流側のフィン群２１Ａ，２１Ｂに比べてフィン１８の長さが短くなっている。第３フィン群２１Ｃでは、冷媒流路１４の幅方向に並ぶ複数（図では４つ）のフィン１８が、冷媒流通方向に２列で設けられている。

【0021】

なお、図２において、上流側２つの発熱箇所Ｘ１，Ｘ２では、これら各発熱箇所Ｘ１，Ｘ２の間においてフィン群２１を２つに分割せず、連続する１つのフィン群２１を設けることも可能である。すなわち、第１，第２フィン群２１Ａ，２１Ｂを１つに統合することも可能である。

【0022】

図２に示す冷却部１３では、第３フィン群２１Ｃにおいて、冷媒流通方向のフィン数が上流側に比べて多く、かつ上流側のフィン１８に比べてフィン１８の長さが短いことにより、フィン側面に形成される境界層が小さくなり、フィン１８における熱伝達率の低下が抑制されるものとなっている。すなわち、冷媒の流れの中に平板状のフィン１８が存在する場合には、図３（ａ）のようにフィン１８の先端から流れの方向に沿って境界層Ｚが形成され、その境界層Ｚは下流側ほど厚くなる。境界層Ｚが厚くなるほど、熱伝達率が低下する。この点、図３（ｂ）のように、冷媒流通方向にフィン１８を分割し、かつフィン１８の長さを短くすることにより、境界層Ｚが厚くなることを妨げ、境界層Ｚを薄い状態に保つことができる。これにより、第３フィン群２１Ｃにおいて、熱伝達率の低下が抑制され、ひいては冷却性能の向上を図ることができる。

【0023】

図２において、上流側２つの発熱箇所Ｘ１，Ｘ２、すなわち上流側２つのリアクトル１２Ａ，１２Ｂの裏側（ベース部１１を挟んで反対側）に対応する箇所では、各フィン群２１が冷媒流通方向に分離されておらず、発熱箇所Ｘ１，Ｘ２の間に対応する箇所のみで冷媒流通方向に分離されている。これに対して、最下流側の発熱箇所Ｘ３、すなわち最下流側のリアクトル１２Ｃの裏側に対応する箇所では、フィン群２１が冷媒流通方向に分離されている。これにより、発熱箇所Ｘ１，Ｘ２では、境界層Ｚの破壊の程度が比較的小さくなり、各フィン群２１での熱交換が抑制されることにより冷媒温度の上昇が抑えられる。一方、発熱箇所Ｘ３では、上流側の発熱箇所Ｘ１，Ｘ２に比べて境界層Ｚが薄くなる。そのため、上流側の発熱箇所Ｘ１，Ｘ２での冷媒温度の上昇による冷却能力の低下を、境界層厚の発達を阻害することによる冷却能力の上昇で補うことができる。

【0024】

ここで、各フィン群２１Ａ～２１Ｃのうちフィン１８の分割により冷却性能が高められているのは、最下流側の第３フィン群２１Ｃのみであり、上流側２つの発熱箇所Ｘ１，Ｘ２と最下流側の発熱箇所Ｘ３との比較で言えば、最下流側の発熱箇所Ｘ３だけについて冷却性能が高められている。この場合、冷媒流路１４において冷媒が上流側の発熱箇所Ｘ１，Ｘ２を通過する際に熱交換により冷媒温度が上昇し、その冷媒温度の上昇により、最下流側の発熱箇所Ｘ３の温度と冷媒温度との温度差が小さくなっていても、上流側とは異なるフィン構造により冷却効率の低下を補うことができる。これにより、冷却部全体での冷却率の均等化が図られている。

【0025】

最下流側の第３フィン群２１Ｃからすれば、最上流側の第１フィン群２１Ａでは冷却効率の低下が図られているとも言える。

【0026】

図２に示すように、各発熱箇所Ｘ１～Ｘ３には、各フィン群２１Ａ～２１Ｃのフィン１８として直線板状をなすストレートフィンが設けられている。また、最上流側の第１フィン群２１Ａのフィン１８は、発熱箇所Ｘ１よりも上流側に延びる直線余剰部分を含むように設けられ、最下流側の第３フィン群２１Ｃのフィン１８は、発熱箇所Ｘ３よりも下流側に延びる直線余剰部分を含むように設けられている。これにより、冷媒流路１４の入口付近と出口付近とにおいて冷媒の流れが整えられることで冷媒の流通性が良好なものとなり、流路全体の冷却効率を確保できる。なお、最上流側及び最下流側の各フィン群２１Ａ，２１Ｃでは、各発熱箇所Ｘ１，Ｘ３の上流側及び下流側に余剰部分を有するが、発熱箇所Ｘ１の上流側及び発熱箇所Ｘ３の下流側において余剰部分がより長くなっているとよい。

【0027】

冷却部１３について図２の構成の一部を変更した変形例を図４に示す。

【0028】

図４（ａ）では、図２と同様に、第１，第２フィン群２１Ａ，２１Ｂと、第３フィン群２１Ｃとでフィン構造が異なっている。ただし、第３フィン群２１Ｃのフィン構造が図２の構成から変更されており、冷媒流通方向のフィン分割数が２（フィン数は３）となっている。

【0029】

図４（ｂ）では、第１フィン群２１Ａと、第２，第３フィン群２１Ｂ，２１Ｃとでフィン構造が異なるものとなっている。具体的には、第１フィン群２１Ａでは、発熱箇所Ｘ１における冷媒流通方向のフィン分割数がゼロ（フィン数は１）であるのに対し、第２，第３フィン群２１Ｂ，２１Ｃでは、発熱箇所Ｘ２，Ｘ３における冷媒流通方向のフィン分割数が１（フィン数は２）となっている。本構成でも図２の構成と同様に、冷却部１３において、下流側の発熱箇所（発熱箇所Ｘ２，Ｘ３）では、上流側の発熱箇所（発熱箇所Ｘ１）に比べて冷媒流通方向に分離されているフィン数が多くなっている。また、第２，第３フィン群２１Ｂ，２１Ｃでは、上流側の第１フィン群２１Ａに比べてフィン１８の長さが短くなっている。

【0030】

図４（ｃ）では、各フィン群２１Ａ～２１Ｃでフィン構造が互いに異なるものとなっている。具体的には、第１フィン群２１Ａでは、発熱箇所Ｘ１における冷媒流通方向のフィン分割数がゼロ（フィン数は１）、第２フィン群２１Ｂでは、発熱箇所Ｘ２における冷媒流通方向のフィン分割数が１（フィン数は２）、第３フィン群２１Ｃでは、発熱箇所Ｘ３における冷媒流通方向のフィン分割数が２（フィン数は３）となっている。本構成でも図２の構成と同様に、冷却部１３において、下流側の発熱箇所では、上流側の発熱箇所に比べて冷媒流通方向に分離されているフィン数が多くなっている。

【0031】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

【0032】

電力変換装置１０において、冷却部１３の冷媒流路１４を流れる冷媒により複数のリアクトル１２が所定順序で冷却される場合には、冷媒流路１４の上流側のリアクトル１２に比べて、冷媒流路１４の下流側のリアクトル１２の冷却性が低下することが懸念される。この点に着目し、各リアクトル１２に対応する発熱箇所Ｘ１～Ｘ３のうち上流側の発熱箇所と下流側の発熱箇所とでフィン構造を異ならせ、下流側の発熱箇所では、上流側の発熱箇所に比べて冷媒流通方向に互いに分離されているフィン数を多くした。これにより、上流側の発熱箇所よりも下流側の発熱箇所の冷却効率が高められる。その結果、複数のリアクトル１２を有する電力変換装置１０において各リアクトル１２を適正に冷却させることができる。

【0033】

各フィン群２１Ａ～２１Ｃのうち最下流側の第３フィン群２１Ｃ（発熱箇所Ｘ３）において、冷媒流通方向のフィン数を上流側に比べて多くし、かつ上流側のフィン群（発熱箇所Ｘ１，Ｘ２）に比べてフィン１８の長さを短くした。この場合、最下流側の第３フィン群２１において、境界層の発達を抑制し、却効率を確保できる。

【0034】

図４（ｃ）に示すように、第１フィン群２１Ａ、第２フィン群２１Ｂ、第３フィン群２１Ｃの順（すなわち、最上流側の発熱箇所Ｘ１、中間位置の発熱箇所Ｘ２、最下流側の発熱箇所Ｘ３の順）に冷媒流通方向のフィン数が多くなる構成とした。この場合、中間位置の発熱箇所Ｘ２に対して、最上流側の発熱箇所Ｘ１の冷却効率を低くし、かつ最下流側の発熱箇所Ｘ３の冷却効率を高くすることにより、電力変換装置１０の各リアクトル１２Ａ～１２Ｃについて冷却度合を均等化する上で好適な構成を実現することができる。

【0035】

複数のリアクトル１２（１２Ａ～１２Ｃ）は、電力変換装置１０のベース部１１において冷却部１３が設けられる面とは反対側の面に、冷媒流路１４の上流側から下流側に向けて順に並べて配置されている。こうした電力変換装置１０において、同一の冷媒流路１４を利用する複数のリアクトル１２を一様に冷却できるようにすることは、近年、特に実用的意義が高いといえる。すなわち、電気自動車においては、電動機モータに要求される駆動力が大きくなる傾向にあり、リアクトル１２では電力（電流）の増加に伴い発熱量が増える一方、軽量・小型化の要求が高いことからリアクトル１２の外形や配置面積を大きくし難い傾向にある。このため、リアクトル１２の配置面積当たりの冷却すべき熱量は従来よりも大きくなっている。また、電力変換装置１０を構成する発熱部品の中でも、リアクトル１２は、インバータ等の半導体素子よりも発熱量も配置面積も大きい傾向がある。さらに、リアクトル同士を隣接して並べて配置することが多い。そのため、複数のリアクトル１２が配置されているところが高温になり易く、熱がこもり易くなる方向に導いている。

【0036】

本実施形態の技術は、冷媒温度の上昇による冷却能力の低下を境界層厚の発達を阻害することによる冷却能力の上昇で補うようにして、冷媒温度の上昇と境界層の厚さを調整することにより、電力変換装置１０に用いられるリアクトル１２が適正に機能する温度環境を確保するという課題を解決できる。

【0037】

図１及び図２に示す各リアクトル１２のより具体的な構成を図５に示す。図５では、各リアクトル１２が、略リング状のコア３１と、コア３１に巻回された一対のコイル３２とを有しており、各リアクトル１２が並ぶ方向（図の左右方向）に、互いに離間した状態で一対のコイル３２が配置されている。一対のコイル３２の間にはコイル間隙間が形成されている。発熱箇所Ｘは、概ねリアクトル１２が平面視で投影される領域（投影部分を含む領域）となっている。

【0038】

この場合、各発熱箇所Ｘにおいて各コイル３２に対応する箇所は発熱量が大きい。このため、図２又は図４のように、一対のコイル３２の間となる位置（コイル間隙間）にフィン１８が分離された箇所を設けることにより、発熱源であるコイル３２に対応する箇所での冷媒流路１４内の境界層の発達を破壊し、冷却効率を上げることができる。なお、発熱箇所Ｘ（破線枠の内側）にはコイル３２が存在しない部位もあるが、ベース部１１において発熱箇所Ｘはベース部１１での伝熱より熱が集まる所となり高温となる。また、リアクトル１２の一対のコイル３２の配置方向によっては、発熱箇所Ｘ（破線枠内）の全体が発熱箇所となるケースもある。

【0039】

以下に、上記第１実施形態の一部を変更した他の実施形態について説明する。

【0040】

（第２実施形態）
本実施形態では、電力変換装置１０の冷却部１３を、図６に示す構成としている。この場合、下流側の発熱箇所では、冷媒流通方向のフィン数を上流側に比べて多くし、かつ冷媒流通方向におけるフィン１８の各列において、冷媒流通方向の前列のフィン１８の間に、後列のフィン１８が配置される構成となっている。図６の構成を具体的に説明する。

【0041】

図６（ａ），（ｂ）では、図２と同様に、上流側の発熱箇所Ｘ１，Ｘ２における第１，第２フィン群２１Ａ，２１Ｂと、下流側の発熱箇所Ｘ３における第３フィン群２１Ｃとでフィン構造が異なっている。本実施形態では特に、第３フィン群２１Ｃにおいて、冷媒流通方向のフィン分割数が他よりも多いためにフィン１８の長さが短く、かつ冷媒流通方向の各列でフィン１８が互い違いに配置されている。

【0042】

図６（ａ）では、第３フィン群２１Ｃにおいて、１列目（最上流側のフィン列）の各フィン１８は第２フィン群２１Ｂの各フィン１８の延長線上に配置され、２列目のフィン１８は１列目の各フィン１８の間に配置され、３列目のフィン１８は２列目の各フィン１８の間に配置されている。なお、１列目と３列目のフィン１８は、第２フィン群２１Ｂの各フィン１８の延長線上に配置されているが、３列目のフィン１８が第２フィン群２１Ｂの各フィン１８の延長線上から外れていてもよい。４列目のフィン１８は、発熱箇所Ｘ３よりも下流側においてストレートフィンとして設けられている。また、図６（ｂ）では、１列目～３列目の配置パターンは異なるが、図６（ｂ）と同様に各列で交互配置となっている。

【0043】

また、図６（ｃ）では、３つの各フィン群２１Ａ～２１Ｃにおいてフィン構造が異なり、それぞれ冷媒流通方向のフィン分割数（フィン数）が異なっている。この場合、下流側のフィン群ほど、フィン分割数（フィン数）が多くなっている。また、第３フィン群２１Ｃでは、冷媒流通方向の各列でフィン１８が互い違いに配置されている。

【0044】

本実施形態の構成によれば、冷媒流路１４において冷媒が第３フィン群２１Ｃに流れ込む際に、冷媒がフィン１８に当たって乱流が生じ易くなる。これにより、第３フィン群２１Ｃでの冷却効率を高めることができる。

【0045】

また、図６（ｃ）の構成では、中間位置の第２フィン群２１Ｂに対して、最上流側の第１フィン群２１Ａの冷却効率を低くし、かつ最下流側の第３フィン群２１Ｃの冷却効率を高くすることができる。これにより、電力変換装置１０の各リアクトル１２Ａ～１２Ｃについて冷却度合を均等化する上で好適な構成を実現することができる。

【0046】

（第３実施形態）
本実施形態では、電力変換装置１０の冷却部１３を、図７に示す構成としている。この場合、下流側の発熱箇所では、フィン１８が、上流側の発熱箇所に設けられたフィン１８に対して交差する向きに設けられている構成となっている。図７の構成を具体的に説明する。

【0047】

図７（ａ），（ｂ）では、図２と同様に、上流側の発熱箇所Ｘ１，Ｘ２における第１，第２フィン群２１Ａ，２１Ｂと、下流側の発熱箇所Ｘ３における第３フィン群２１Ｃとでフィン構造が異なっている。本実施形態では特に、第３フィン群２１Ｃにおいて、フィン１８が、第１，第２フィン群２１Ａ，２１Ｂのフィン１８に対して交差する向きに設けられている。換言すれば、第３フィン群２１Ｃのフィン１８が、第１，第２フィン群２１Ａ，２１Ｂのフィン１８に対し角度を付けて設けられている。この場合、第３フィン群２１Ｃのフィン１８が、上流側の第１，第２フィン群２１Ａ，２１Ｂを通過する冷媒を遮るように設けられており、発熱箇所Ｘ３での冷却効率が高められる。

【0048】

また、第３フィン群２１Ｃでは、１列目（前列）と２列目（後列）とでフィン１８の向きが異なっている。そのため、第３フィン群２１Ｃにおいて、冷媒の流れの向きが複数箇所で切り替えられ、冷却効率が高められる。なお、第３フィン群２１Ｃにおいて、最後列のフィン１８（発熱箇所Ｘ３よりも下流側のフィン１８）は、第１，第２フィン群２１Ａ，２１Ｂと同様に、フィン１８の向きが、流路形成部１５の周壁部１５ｂに平行となる向き（すなわち各発熱箇所Ｘ１～Ｘ３の並び方向）になっている。

【0049】

本実施形態の構成によれば、冷媒流路１４を流れる冷媒がフィン１８の板面に当たり易くなり、第３フィン群２１Ｃにおいて冷却効率を高めることができる。

【0050】

（第４実施形態）
本実施形態では、電力変換装置１０の冷却部１３を、図８に示す構成としている。この場合、上流側の発熱箇所では、冷媒流路において上流側から下流側に向けて延びる長尺板状のフィン１８が設けられているのに対し、下流側の発熱箇所では、ピン形状のフィンが冷媒流通方向に並べて設けられている構成となっている。

【0051】

図８（ａ）では、第３フィン群２１Ｃのフィン１８として、ピン形状のピンフィン１８Ａと平板状の平板フィン１８Ｂとが設けられている。ピンフィン１８Ａの横断面は、真円又は楕円の円形状をなしている。ピンフィン１８Ａの横断面が楕円である場合、長径の向きが冷媒流通方向となるようにピンフィン１８Ａが配置されるとよい。ピンフィン１８Ａの直径（楕円の場合は短径）は、平板状のフィン１８の板厚よりも大きいとよい。なお、ピンフィン１８Ａの横断面は、円形状以外であってもよく、円弧を上流側とする半円状としたり、３つ以上の辺を有する多角形状としたりしてもよい。

【0052】

ピンフィン１８Ａは、発熱箇所Ｘ３の上流側に設けられ、その下流側に平板フィン１８Ｂが設けられている。ピンフィン１８Ａは、冷媒流通方向に複数列に並べて設けられている。発熱箇所Ｘ３において、ピンフィン１８Ａは、冷媒流通方向の各列で互い違いとなる位置に配置されている。フィン１８をピンフィン１８Ａとしたことにより、冷媒流通方向に互いに分離されているフィン数を増やすことができ、下流側の発熱箇所Ｘ３におけるフィン数を、上流側の発熱箇所Ｘ１，Ｘ２におけるフィン数よりも多くすることができる。各発熱箇所Ｘ１～Ｘ３における各フィン１８の総表面積を比べた場合、発熱箇所Ｘ３における各フィン１８の総表面積が最も大きくなっているとよい。

【0053】

また、図８（ｂ）では、図８（ａ）と同様に、第３フィン群２１Ｃに、ピンフィン１８Ａと平板フィン１８Ｂとが設けられるとともに、第２フィン群２１Ｂにおいて、フィン１８が冷媒流通方向に２分割されている。

【0054】

本実施形態の構成によれば、下流側の発熱箇所Ｘ３において、上流側の発熱箇所Ｘ１，Ｘ２よりも冷媒流通方向のフィン数を増やすことで、第３フィン群２１Ｃにおいて冷却効率を高めることができる。

【0055】

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

【0056】

・上記各実施形態では、電力変換装置１０においてベース部１１に３つの発熱箇所を有する構成を想定したが、これを変更し、２つの発熱箇所を有する構成、又は４つ以上の発熱箇所を有する構成であってもよい。例えば４つの発熱箇所を有する構成では、少なくとも最下流側の発熱箇所（４番目の発熱箇所）において、上流側の発熱箇所とはフィン構造が異なり、冷媒流通方向のフィン数が多くなっているとよい。この場合、最上流側となる発熱箇所と最下流側となる発熱箇所との対比において、最下流側の発熱箇所では、最上流側の発熱箇所に比べて冷媒流通方向のフィン数が多くなっていればよく、隣り合う発熱箇所において冷媒流通方向のフィン数が同じものが含まれていてもよい。また、冷媒流通方向に沿ってｎ個の発熱箇所を有する構成では、最上流側からｉ番目（１＝１～ｎ－１）とｉ＋１番目の発熱箇所において、ｉ＋１番目の発熱箇所が、ｉ番目の発熱箇所と比べて冷媒流通方向のフィン数が同じ又は多い構成であるとよい。

【0057】

例えば４つの発熱箇所を有する構成において、最上流側の発熱箇所を含む上流側１つの発熱箇所、上流側２つの発熱箇所、又は上流側３つの発熱箇所では、各フィン群２１が冷媒流通方向に分割されていない構成とし、かつ最下流側の発熱箇所を含む残りの発熱箇所では、フィン群２１が冷媒流通方向に分割されている構成とするとよい。これにより、上流側の発熱箇所において冷媒温度の上昇を抑制できるとともに、下流側の発熱箇所において上流側での温度上昇による冷却能力の低下を、境界層の発達を阻害することによる冷却能力の上昇で補うことができる。

【0058】

・電力変換装置１０の冷却部１３において、冷媒流路１４の途中にコーナー部が設けられている構成、又は冷媒流路１４の途中に折り返し（Ｕターン部）が設けられている構成とすることも可能である。かかる構成においても、上流側の発熱箇所と下流側の発熱箇所とでフィン構造を異ならせ、下流側の発熱箇所では、上流側の発熱箇所に比べて冷媒流通方向のフィン数を多くするとよい。

【0059】

・電力変換装置は、複数のスイッチングデバイスを有するインバータであってもよい。この場合、インバータに設けられる半導体スイッチング素子（スイッチングデバイス）が発熱部品であり、この発熱部品を冷却対象として冷却が行われるものであるとよい。

【0060】

・本発明の電力変換装置は、車両用の電源システムに用いられる以外に、飛行体や船舶等、他の移動体の電源システムに用いられるものであってもよい。また、定置式の電源システムに用いられるものであってもよい。

【0061】

上述の実施形態から抽出される技術思想を以下に記載する。
［構成１］
部品搭載部であるベース部（１１）に並べて搭載される複数の発熱部品（１２）と、前記ベース部に一体に設けられ、前記複数の発熱部品を冷却する冷却部（１３）と、を有する電力変換装置（１０）であって、
前記冷却部は、前記複数の発熱部品が並ぶ向きに冷媒流路（１４）を形成する流路形成部（１５）と、前記冷媒流路において上流側から下流側に向けて延びるフィン（１８）と、を有し、
前記ベース部において前記各発熱部品に対応する箇所がそれぞれ発熱箇所であり、
前記冷却部において前記各発熱箇所のうち上流側の発熱箇所と下流側の発熱箇所とではフィン構造が異なっており、下流側の発熱箇所では、上流側の発熱箇所に比べて冷媒流通方向に互いに分離されているフィン数が多くなっている、電力変換装置。
［構成２］
前記下流側の発熱箇所では、冷媒流通方向のフィン数が上流側に比べて多く、かつ上流側の前記フィンに比べて冷媒流通方向の前記フィンの長さが短い、構成１に記載の電力変換装置。
［構成３］
前記冷却部において、前記各発熱箇所では複数の前記フィンが前記冷媒流路の幅方向に並べて設けられており、
前記下流側の発熱箇所では、冷媒流通方向のフィン数が上流側に比べて多く、かつ冷媒流通方向における前記フィンの各列において、冷媒流通方向の前列の前記フィンの間に、後列の前記フィンが配置されている、構成１又は２に記載の電力変換装置。
［構成４］
前記下流側の発熱箇所では、前記フィンが、前記上流側の発熱箇所に設けられた前記フィンに対して交差する向きに設けられている、構成１又は２に記載の電力変換装置。
［構成５］
前記上流側の発熱箇所では、前記冷媒流路において上流側から下流側に向けて延びる長尺板状の前記フィンが設けられているのに対し、前記下流側の発熱箇所では、ピン形状の前記フィンが冷媒流通方向に並べて設けられている、構成１～３のいずれかに記載の電力変換装置。
［構成６］
前記ベース部には、少なくとも３つの前記発熱部品が並べて搭載されており、
前記冷却部において最上流側の発熱箇所（Ｘ１）と、最上流側及び最下流側の間である中間位置の発熱箇所（Ｘ２）と、最下流側の発熱箇所（Ｘ３）とでは、最上流側、中間位置、最下流側の順に、冷媒流通方向のフィン数が多くなっている、構成１～５のいずれかに記載の電力変換装置。
［構成７］
前記発熱部品として複数のリアクトル（１２Ａ～１２Ｃ）を有し、
前記複数のリアクトルは、前記ベース部において前記冷却部が設けられる面とは反対側の面に、前記冷媒流路の上流側から下流側に向けて順に並べて配置されている、構成１～６のいずれかに記載の電力変換装置。

【符号の説明】

【0062】

１０…電力変換装置、１１…ベース部、１２…リアクトル、１３…冷却部、１４…冷媒流路、１５…流路形成部、１８…フィン、Ｘ１～Ｘ３…発熱箇所。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】