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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-31
(45)【発行日】2024-11-11
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20241101BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 Z
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2024523936
(86)(22)【出願日】2023-06-28
(86)【国際出願番号】 JP2023024031
【審査請求日】2024-08-22
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】福本 晃久
(72)【発明者】
【氏名】田屋 昌樹
【審査官】冨永 達朗
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－６６１９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－６９７２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１４５０１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－４２８１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－３１１５５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２１／０９５１４７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－５１８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１２６６８１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ジャケットと、前記ジャケットに取り付けられている天板とを有する冷却器と、前記冷却器上に配置されているコンポーネントとを備え、
前記冷却器の内部には、冷媒が流れる冷媒流路があり、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記冷媒流路の流路面積は、前記コンポーネントの温度が基準温度以上となる温度域において、前記コンポーネントの温度変化に伴う前記天板の反り変形により縮小される、電力変換装置。
【請求項2】
冷却器と、
前記冷却器上に配置されているコンポーネントとを備え、
前記冷却器の内部には、冷媒が流れる冷媒流路があり、
前記冷媒流路の流路面積は、前記コンポーネントの温度が基準温度以上となる温度域において縮小され、
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記天板の線膨張係数は、前記コンポーネントの線膨張係数よりも大きい、電力変換装置。
【請求項3】
冷却器と、
前記冷却器上に配置されているコンポーネントとを備え、
前記冷却器の内部には、冷媒が流れる冷媒流路があり、
前記冷媒流路の流路面積は、前記コンポーネントの温度が基準温度以上となる温度域において縮小され、
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記ジャケットの線膨張係数は、前記天板の線膨張係数よりも大きい、電力変換装置。
【請求項4】
前記天板は、前記天板の厚さ方向に沿って重ねられている複数の層で構成されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記複数の層は、第１層と、前記第１層よりも前記第１面側にある第２層とを有し、前記第２層の線膨張係数は、前記第１層の線膨張係数よりも大きい、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記複数の層は、第１層と、前記第１層よりも前記第１面側にある第２層とを有し、平面視において、前記第１層の面積は、前記第２層の面積よりも小さく、
前記第２層の厚さは、外周縁部において、前記外周縁部の内側よりも少なくとも部分的に厚くなっている、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記第１面には、複数のフィンが形成されており、前記第１面は、平面視において前記コンポーネントと重なる第１領域と、平面視において前記コンポーネントと重ならない第２領域とを有し、
前記複数のフィンは、前記第１領域に形成されている第１フィンと、前記第２領域に形成されている第２フィンとを有し、
前記第２フィンは、前記第１フィンよりも長い、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項8】
冷却器と、
前記冷却器上に配置されているコンポーネントとを備え、
前記冷却器の内部には、冷媒が流れる冷媒流路があり、
前記冷媒流路の流路面積は、前記コンポーネントの温度が基準温度以上となる温度域において縮小され、
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記第１面には、複数のフィンが形成されており、
前記複数のフィンのうちの少なくとも一部は、前記冷媒流路の流路面積が縮小された際に前記ジャケットに接触する、電力変換装置。
【請求項9】
ジャケットと、前記ジャケットに取り付けられている天板と、前記ジャケットの内部空間に配置されている板部材とを有する冷却器と、
前記冷却器上に配置されているコンポーネントとを備え、
前記冷却器の内部には、冷媒が流れる冷媒流路があり、
前記冷媒流路は、前記内部空間、前記天板及び前記板部材で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記第２面には、複数のフィンが形成されており、
前記冷媒流路の面積は、前記コンポーネントの温度が基準温度以上となる温度域において、前記コンポーネントの温度変化に伴う前記板部材の反り変形により変化される、電力変換装置。
【請求項10】
ジャケットと、前記ジャケットに取り付けられている天板と、前記ジャケットの内部空間に配置されている板部材とを有する冷却器と、
前記冷却器上に配置されているコンポーネントとを備え、
前記冷却器の内部には、冷媒が流れる冷媒流路があり、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記冷媒流路の面積は、前記コンポーネントの温度が基準温度以上となる温度域において、前記コンポーネントの温度変化に伴う前記ジャケットの反り変形により変化される、電力変換装置。
【請求項11】
前記基準温度は、前記コンポーネントの動作範囲温度における最低温度である、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項12】
前記コンポーネントは、パワーデバイスである、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特開２０１５－１３０４３０号公報（特許文献１）には、ヒートシンク付きパワーモジュール用基板が記載されている。特許文献１に記載のヒートシンク付きパワーモジュール用基板では、温度変化に伴う変形（反り）が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－１３０４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
パワーデバイス等のコンポーネントを冷却するための冷却器の内部には、冷媒を流す冷媒流路が設けられる。通常、冷却器では、冷媒流路の流路面積を極力小さくすることで冷媒の流速を高め、冷媒への熱伝達を促進する設計が行われる。冷媒流路の流路面積を小さくする設計では、冷媒が冷媒流路を流れる際の圧力損失が大きくなる。特許文献１のように温度変化に伴う変形を抑制すると、上記の圧力損失が常に大きくなり、コンポーネントに対する強い冷却の必要がない場合、すなわちコンポーネントが低温である場合に非効率である。
【0005】
本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、コンポーネントに対する効率的な冷却が可能な電力変換装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の電力変換装置は、ジャケットと、ジャケットに取り付けられている天板とを有する冷却器と、冷却器上に配置されているコンポーネントとを備えている。冷却器の内部には、冷媒が流れる冷媒流路がある。冷媒流路は、ジャケットの内部空間及び天板で画されている。天板は、内部空間側を向いている第１面と、第１面の反対面である第２面とを有し、コンポーネントは、第２面上に配置されている。冷媒流路の流路面積は、コンポーネントの温度が基準温度以上となる温度域において、コンポーネントの温度変化に伴う天板の反り変形により縮小される。
【発明の効果】
【0007】
本開示の電力変換装置によると、コンポーネントに対する効率的な冷却が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】電力変換装置１００Ａの斜視図である。
【図3】電力変換装置１００Ａの動作を説明する第１説明図である。
【図4】電力変換装置１００Ａの動作を説明する第２説明図である。
【図5】電力変換装置１００Ａを用いた冷却システム２００の模式図である。
【図6】変形例に係る電力変換装置１００Ａの動作を説明する説明図である。
【図7】電力変換装置１００Ｂの断面図である。
【図8】変形例に係る電力変換装置１００Ｂの動作を説明する第１説明図である。
【図9】変形例に係る電力変換装置１００Ｂの動作を説明する第２説明図である。
【図10】電力変換装置１００Ｃの断面図である。
【図11】電力変換装置１００Ｃにおける天板３０の底面図である。
【図12】変形例に係る電力変換装置１００Ｃの動作を説明する第１説明図である。
【図13】変形例に係る電力変換装置１００Ｃの動作を説明する第２説明図である。
【図14】変形例に係る電力変換装置１００Ｃにおける天板３０の底面図である。
【図15】電力変換装置１００Ｄの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本開示の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。
【0010】
実施の形態１．
実施の形態１に係る電力変換装置を説明する。実施の形態１に係る電力変換装置を、電力変換装置１００Ａとする。
実施の形態１に係る電力変換装置を説明する。実施の形態１に係る電力変換装置を、電力変換装置１００Ａとする。
【0011】
（電力変換装置１００Ａの構成）
以下に、電力変換装置１００Ａの構成を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ａの構成を説明する。
【0012】
【0013】
冷却器１０は、ジャケット２０と、天板３０とを有している。冷却器１０の内部には、冷媒流路４０がある。冷媒流路４０には、冷媒が流れる。冷媒は、例えば水である。
【0014】
ジャケット２０は、側壁２１と、底壁２２とを有している。底壁２２は、側壁２１の下端に連なっている。側壁２１及び底壁２２で画されている空間を、ジャケット２０の内部空間２３とする。側壁２１には、冷媒流入口２１ａと、冷媒流出口２１ｂとが形成されている。冷媒流入口２１ａ及び冷媒流出口２１ｂは、内部空間２３とジャケット２０の外部とを連通させている。
【0015】
天板３０は、第１面３０ａと、第２面３０ｂとを有している。第１面３０ａ及び第２面３０ｂは、天板３０の厚さ方向における端面である。第２面３０ｂは、第１面３０ａの反対面である。天板３０は、内部空間２３を閉塞するようにジャケット２０に取り付けられている。天板３０がジャケット２０に取り付けられた状態で、第１面３０ａは、内部空間２３側を向いている。冷媒流路４０は、内部空間２３及び天板３０（第１面３０ａ）で画されている。冷媒流入口２１ａから流入する冷媒は、冷媒流路４０を流れて冷媒流出口２１ｂから流出する。なお、図２中では、冷媒は、紙面垂直方向に流れている。
【0016】
第１面３０ａには、複数のフィン３１が形成されている。フィン３１は、第２面３０ｂとは反対側に向かって、第１面３０ａから突出している。つまり、複数のフィン３１は、冷媒流路４０の内部にある。
【0017】
コンポーネント５０は、冷却器１０上に配置されている。より具体的には、コンポーネント５０は、第２面３０ｂ上に配置されている。コンポーネント５０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ダイオード等のパワー半導体素子を有するパワーデバイスである。但し、コンポーネント５０は、これに限られない。コンポーネント５０は、例えば、キャパシタ等であってもよい。コンポーネント５０は、例えば、冷却器１０（第２面３０ｂ）に面接触している。コンポーネント５０は、例えば、筐体５１と、筐体５１から突出している端子５２とを有している。筐体５１はパワー半導体素子を封止しており、端子５２はパワー半導体素子に電気的に接続されている。
【0018】
図３は、電力変換装置１００Ａの動作を説明する第１説明図である。図４は、電力変換装置１００Ａの動作を説明する第２説明図である。図３にはコンポーネント５０の温度が基準温度未満となる温度域における電力変換装置１００Ａの状態が示されており、図４にはコンポーネント５０の温度が基準温度以上となる温度域における電力変換装置１００Ａの状態が示されている。なお、この基準温度は、例えば、コンポーネント５０の動作温度範囲における最低温度である。図３及び図４に示されているように、天板３０は、コンポーネント５０の温度が基準温度未満となる温度域において内部空間２３とは反対側に向かって反る一方で、コンポーネント５０の温度が基準温度以上となる温度域において内部空間２３側に反る。これにより、冷媒流路４０の流路面積は、コンポーネント５０の温度が基準温度以上となる温度域において縮小する。
【0019】
上記のような冷媒流路４０の流路面積の変化は、天板３０の線膨張係数をコンポーネント５０の線膨張係数よりも大きくすることにより実現される。冷媒流路４０の流路面積の十分な縮小を得るために、天板３０の線膨張係数とコンポーネント５０の線膨張係数との差は、例えば、３ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／Ｋ以下である。この線膨張係数との差は、好ましくは、７ｐｐｍ／Ｋ以上である。例えば、天板３０の構成材料をアルミニウム、アルミニウム合金、銅等とし、コンポーネント５０にＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板（すなわち、セラミック絶縁層とセラミック絶縁層上に配置されている銅配線層とを有する基板）を用いる場合、このような線膨張係数の差を実現可能である。天板３０の線膨張係数及びコンポーネント５０の線膨張係数は、例えば、それぞれ１７ｐｐｍ／Ｋ以上及び１０ｐｐｍ／Ｋ以下である。
【0020】
天板３０の線膨張係数とコンポーネント５０の線膨張係数との差が小さい場合でも、天板３０の剛性を低くする（天板３０の厚さを小さくする）こと又はコンポーネント５０の温度の変化幅を大きくすることで、冷媒流路４０の流路面積の十分な縮小が得られる。上記のような冷媒流路４０の流路面積の変化は、ジャケット２０の線膨張係数を天板３０の線膨張係数よりも大きくすることにより実現されてもよい。
【0021】
ジャケット２０の構成材料は、例えば、アルミニウム合金である。天板３０の構成材料は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ＭＭＣ（Metal Matrix Composites、金属基複合材料）である。筐体５１の構成材料は、例えばシリカフィラーを含有するエポキシ樹脂である。端子５２の構成材料は、例えば銅等である。筐体５１は、型枠内にシリコーンゲル等を滴下して形成してもよい。
【0022】
図５は、電力変換装置１００Ａを用いた冷却システム２００の模式図である。図５に示されているように、冷却システム２００は、電力変換装置１００Ａと、ポンプ１１０と、他のコンポーネント群１２０とを有している。ポンプ１１０は、冷媒を循環させる。これにより、冷媒は、冷媒流入口２１ａから冷媒流路４０に流入して冷媒流出口２１ｂから流出する。冷媒流出口２１ｂから流出した冷媒は、他のコンポーネント群１２０の冷却器を通り、ポンプ１１０に戻る。このように、冷却システム２００では、電力変換装置１００Ａに直列に接続されている他のコンポーネント群１２０も同様に冷却される。
【0023】
（電力変換装置１００Ａの効果）
以下に、電力変換装置１００Ａの効果を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ａの効果を説明する。
【0024】
コンポーネント５０の温度が低い場合には冷却器１０によるコンポーネント５０の冷却の必要性が低い一方、コンポーネント５０の温度が高い場合には冷却器１０によるコンポーネント５０の冷却の必要性が高い。電力変換装置１００Ａでは、コンポーネント５０の温度が高い場合には、冷媒流路４０の流路面積が縮小され、冷却器１０の冷却性能が向上される。他方で、コンポーネント５０の温度が低い場合には、冷媒流路４０の流路面積が拡大されて冷却性能が低下する代わりに、冷媒が冷媒流路４０を流れる際の圧力損失が減少する。そのため、電力変換装置１００Ａによると、コンポーネント５０の温度に応じてコンポーネント５０に対する効率的な冷却が可能になる。
【0025】
（変形例）
以下に、電力変換装置１００Ａの変形例を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ａの変形例を説明する。
【0026】
図６は、変形例に係る電力変換装置１００Ａの動作を説明する説明図である。図６に示されているように、コンポーネント５０の温度が上昇に伴い、フィン３１の先端は、ジャケット２０（底壁２２）に接触してもよい。フィン３１の先端がジャケット２０と接触すると、フィン３１の先端とジャケット２０との間の空間が無くなり、当該空間に冷媒が流れなくなるため、冷媒は、隣り合うフィン３１の間に流れ込みやすくなる。その結果、コンポーネント５０の温度が上昇した際の冷却効率がさらに高まる。なお、コンポーネント５０の温度が低い場合、フィン３１の先端は、ジャケット２０から離間する。
【0027】
コンポーネント５０がどのような温度になった際にフィン３１の先端がジャケット２０に接触するかは、任意に設定可能である。例えば、ジャケット２０に取り付ける前に天板３０に予め反りを加えておき、その反りの程度を調整することにより、フィン３１の先端がジャケット２０に接触する際のコンポーネント５０の温度を調整可能である。
【0028】
実施の形態２．
実施の形態２に係る電力変換装置を説明する。実施の形態２に係る電力変換装置を、電力変換装置１００Ｂとする。ここでは、電力変換装置１００Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
実施の形態２に係る電力変換装置を説明する。実施の形態２に係る電力変換装置を、電力変換装置１００Ｂとする。ここでは、電力変換装置１００Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
【0029】
（電力変換装置１００Ｂの構成）
以下に、電力変換装置１００Ｂの構成を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ｂの構成を説明する。
【0030】
図７は、電力変換装置１００Ｂの断面図である。図７に示されているように、電力変換装置１００Ｂは、冷却器１０と、コンポーネント５０とを有している。電力変換装置１００Ｂでは、冷却器１０がジャケット２０と天板３０とを有しており、冷却器１０の内部に冷媒流路４０がある。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｂの構成は、電力変換装置１００Ａの構成と共通している。
【0031】
電力変換装置１００Ｂでは、天板３０が、複数の層で構成されている。図７に示される例では、天板３０が、２層（第１層３２及び第２層３３）で構成されており、フィン３１が第２層３３の一部をなしている。第２層３３は、第１層３２よりも第１面３０ａの近くにある（冷媒流路４０の近くにある）。天板３０を構成している複数の層の各々は、第１面３０ａの近くにある（冷媒流路４０の近くにある）ものほど、線膨張係数が大きくなっている。図７に示されている例では、第２層３３の線膨張係数が第１層３２の線膨張係数よりも大きい。第１層３２の構成材料は、例えば銅、銅合金又はＭＭＣである。第２層３３の構成材料は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｂの構成は、電力変換装置１００Ａの構成と異なっている。
【0032】
（電力変換装置１００Ｂの効果）
以下に、電力変換装置１００Ｂの効果を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ｂの効果を説明する。
【0033】
電力変換装置１００Ｂでは、第１層３２と第２層３３との線膨張係数の差に起因して、コンポーネント５０の温度の上昇に伴って冷媒流路４０の流路面積が縮小される一方、コンポーネント５０の温度の下降に伴って冷媒流路４０の流路面積が拡大されるため、電力変換装置１００Ａと同様に、コンポーネント５０の温度に応じてコンポーネント５０に対する効率的な冷却が可能になる。
【0034】
電力変換装置１００Ｂでは、天板３０を構成している複数の層の各々の線膨張係数が冷媒流路４０に近づくにつれて大きくなるように変化しているため、隣り合う層の間で生じる応力を低減することが可能であり、天板３０の構造信頼性が改善される。
【0035】
（変形例）
以下に、電力変換装置１００Ｂの変形例を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ｂの変形例を説明する。
【0036】
図８は、変形例に係る電力変換装置１００Ｂの動作を説明する第１説明図である。図９は、変形例に係る電力変換装置１００Ｂの動作を説明する第２説明図である。図８及び図９に示されているように、平面視において、第１層３２の面積は、第２層３３の面積よりも小さくてもよい。すなわち、平面視において、第１層３２の外周縁は、第２層３３の外周縁よりも内側にあってもよい。
【0037】
第２層３３の平面視における外周縁部は、当該外周縁部よりも内側にある第２層３３の部分よりも、厚さが大きくなっていてもよい。第２層３３の外周縁部は、側壁２１の上端上にある。第２層３３の外周縁部上には、第１層３２が配置されていない。なお、第２層３３の外周縁部は、全周にわたって厚さが厚くなっている必要はない。第２層３３の外周縁部は、部分的に厚さが厚くなっていてもよい。
【0038】
天板３０は、第２層３３の外周縁部よりも内側において、第１層３２の線膨張係数と第２層３３の線膨張係数との差に起因して、大きな反り変形量を示す。他方で、第２層３３の外周縁部では、厚さが大きくなっているため、反り変形量が小さくなる。その結果、冷媒がジャケット２０と天板３０との間から流出しにくくなる。このように、上記の構成によると、コンポーネント５０の温度に応じてコンポーネント５０に対する効率的な冷却を実現しつつ、冷媒漏れのリスクを低減することが可能である。
【0039】
実施の形態３．
実施の形態３に係る電力変換装置を説明する。実施の形態３に係る電力変換装置を、電力変換装置１００Ｃとする。ここでは、電力変換装置１００Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
実施の形態３に係る電力変換装置を説明する。実施の形態３に係る電力変換装置を、電力変換装置１００Ｃとする。ここでは、電力変換装置１００Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
【0040】
（電力変換装置１００Ｃの構成）
以下に、電力変換装置１００Ｃの構成を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ｃの構成を説明する。
【0041】
図１０は、電力変換装置１００Ｃの断面図である。図１０に示されているように、電力変換装置１００Ｃは、冷却器１０と、コンポーネント５０とを有している。電力変換装置１００Ｃでは、冷却器１０がジャケット２０と天板３０とを有しており、冷却器１０の内部に冷媒流路４０がある。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｃの構成は、電力変換装置１００Ａの構成と共通している。
【0042】
図１１は、電力変換装置１００Ｃにおける天板３０の底面図である。なお、図１１中では、フィン３１の図示が省略されている。図１０及び図１１に示されているように、第１面３０ａは、第１領域３０ａａと、第２領域３０ａｂとを有している。第１領域３０ａａは、平面視においてコンポーネント５０と重なっている第１面３０ａの領域である。第２領域３０ａｂは、平面視においてコンポーネント５０と重なっていない第１面３０ａの領域である。図１１に示されている例では、１つのコンポーネント５０が平面視における天板３０の中央部に配置されており、第２領域３０ａｂが第１領域３０ａａの周囲を取り囲んでいる。
【0043】
第１領域３０ａａに形成されているフィン３１を、フィン３１ａとする。第２領域３０ａｂに形成されているフィン３１を、フィン３１ｂとする。フィン３１ｂは、フィン３１ａよりも長い。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｃの構成は、電力変換装置１００Ａの構成と異なっている。
【0044】
（電力変換装置１００Ｃの効果）
以下に、電力変換装置１００Ｃの効果を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ｃの効果を説明する。
【0045】
図１２は、変形例に係る電力変換装置１００Ｃの動作を説明する第１説明図である。図１３は、変形例に係る電力変換装置１００Ｃの動作を説明する第２説明図である。図１２及び図１３に示されているように、コンポーネント５０の温度が下降すると天板３０が内部空間２３とは反対側に向かって反る一方、コンポーネント５０の温度が上昇すると天板が内部空間２３側に向かって反る。
【0046】
上記のとおり、フィン３１ｂはフィン３１ａよりも長いため、コンポーネント５０の温度が上昇する際、フィン３１ａの先端及びフィン３１ｂの先端の高さ位置が互いに近くなり、フィン３１ａの先端及びフィン３１ｂの先端とジャケット２０（底壁２２）との間のクリアランスが狭くなる。その結果、冷媒は、フィン３１ａの先端及びフィン３１ｂの先端とジャケット２０との間を流れにくくなり、隣り合うフィン３１の間に流れ込みやすくなる。このように、電力変換装置１００Ｃによると、コンポーネント５０の温度が上昇した際の冷却効率がさらに高まる。
【0047】
（変形例）
以下に、電力変換装置１００Ｃの変形例を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ｃの変形例を説明する。
【0048】
図１４は、変形例に係る電力変換装置１００Ｃにおける天板３０の底面図である。図１４に示されているように、複数のコンポーネント５０が冷媒の流れの方向に沿って列をなすように並んでいる場合、第１領域３０ａａが冷媒の流れに直交する方向において２つの第２領域３０ａｂの間に配置されてもよい。すなわち、第１領域３０ａａ及び第２領域３０ａｂは、ストライプ状に配置されてもよい。
【0049】
実施の形態４．
実施の形態４に係る電力変換装置を説明する。実施の形態４に係る電力変換装置を、電力変換装置１００Ｄとする。ここでは、電力変換装置１００Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
実施の形態４に係る電力変換装置を説明する。実施の形態４に係る電力変換装置を、電力変換装置１００Ｄとする。ここでは、電力変換装置１００Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
【0050】
（電力変換装置１００Ｄの構成）
以下に、電力変換装置１００Ｄの構成を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ｄの構成を説明する。
【0051】
図１５は、電力変換装置１００Ｄの断面図である。図１５に示されているように、電力変換装置１００Ｄは、冷却器１０と、コンポーネント５０とを有している。電力変換装置１００Ｄでは、冷却器１０がジャケット２０と天板３０とを有しており、冷却器１０の内部に冷媒流路４０がある。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｄの構成は、電力変換装置１００Ａの構成と共通している。
【0052】
電力変換装置１００Ｄは、板部材６０を有している。板部材６０は、天板３０と間隔を空けて対向するように内部空間２３に配置されている。電力変換装置１００Ｄでは、冷媒流路４０が、内部空間２３、天板３０（第１面３０ａ）及び板部材６０により画されている。板部材６０は、複数の層で構成されている。図１５に示されている例では、板部材６０は、第１層６１と第２層６２とで構成されている。板部材６０を構成している複数の層は、冷媒流路４０の近くにあるものほど、線膨張率が小さくなっている。図１５に示されている例では、第１層６１の線膨張係数が、第２層６２の線膨張係数よりも小さくなっている。第１層６１の構成材料は、例えば銅、銅合金又はＭＭＣである。第２層６２の構成材料は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金である。これらの点に関して、電力変換装置１００Ｄの構成は、電力変換装置１００Ａの構成と異なっている。
【0053】
（電力変換装置１００Ｄの効果）
以下に、電力変換装置１００Ｄの効果を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ｄの効果を説明する。
【0054】
上記のとおり、第１層６１の線膨張係数は、第２層６２の線膨張係数よりも小さい。そのため、電力変換装置１００Ｄでは、コンポーネント５０の温度が上昇すると、板部材６０が天板３０側に向かって反り、冷媒流路４０の流路面積が縮小される。他方で、コンポーネント５０の温度が下降すると、板部材６０が天板３０とは反対側に反り、冷媒流路４０の流路面積が拡大される。そのため、電力変換装置１００Ｄによると、電力変換装置１００Ａと同様に、コンポーネント５０の温度に応じてコンポーネント５０に対する効率的な冷却が可能になる。
【0055】
（変形例）
以下に、電力変換装置１００Ｄの変形例を説明する。
以下に、電力変換装置１００Ｄの変形例を説明する。
【0056】
ジャケット２０は、通常、インバータ筐体の一部をなすため、高い剛性を有しており、反りは殆ど生じない。しかしながら、電力変換装置１００Ｄでは、例えばジャケット２０の肉厚を小さくしてジャケット２０の剛性を下げることにより、コンポーネント５０の温度に応じて冷媒流路４０の流路面積を変化させてもよい。この場合、電力変換装置１００Ｄは、板部材６０を有していなくてもよい。また、この場合、ジャケット２０の肉厚は、ジャケット２０の強度を確保しつつ冷媒流路４０の流路面積の変化を可能にする観点から０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以上であることが好ましい。
【0057】
（付記）
本開示の諸態様を、付記としてまとめて記載する。
本開示の諸態様を、付記としてまとめて記載する。
【0058】
＜付記１＞
冷却器と、
前記冷却器上に配置されているコンポーネントとを備え、
前記冷却器の内部には、冷媒が流れる冷媒流路があり、
前記冷媒流路の流路面積は、前記コンポーネントの温度が基準温度以上となる温度域において縮小される、電力変換装置。
冷却器と、
前記冷却器上に配置されているコンポーネントとを備え、
前記冷却器の内部には、冷媒が流れる冷媒流路があり、
前記冷媒流路の流路面積は、前記コンポーネントの温度が基準温度以上となる温度域において縮小される、電力変換装置。
【0059】
＜付記２＞
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記天板の線膨張係数は、前記コンポーネントの線膨張係数よりも大きい、付記１に記載の電力変換装置。
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記天板の線膨張係数は、前記コンポーネントの線膨張係数よりも大きい、付記１に記載の電力変換装置。
【0060】
＜付記３＞
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記ジャケットの線膨張係数は、前記天板の線膨張係数よりも大きい、付記１に記載の電力変換装置。
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記ジャケットの線膨張係数は、前記天板の線膨張係数よりも大きい、付記１に記載の電力変換装置。
【0061】
＜付記４＞
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記天板は、前記天板の厚さ方向に沿って重ねられている複数の層で構成されている、付記１に記載の電力変換装置。
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記天板は、前記天板の厚さ方向に沿って重ねられている複数の層で構成されている、付記１に記載の電力変換装置。
【0062】
＜付記５＞
前記複数の層は、第１層と、前記第１層よりも前記第１面側にある第２層とを有し、
前記第２層の線膨張係数は、前記第１層の線膨張係数よりも大きい、付記４に記載の電力変換装置。
前記複数の層は、第１層と、前記第１層よりも前記第１面側にある第２層とを有し、
前記第２層の線膨張係数は、前記第１層の線膨張係数よりも大きい、付記４に記載の電力変換装置。
【0063】
＜付記６＞
前記複数の層は、第１層と、前記第１層よりも前記第１面側にある第２層とを有し、
平面視において、前記第１層の面積は、前記第２層の面積よりも小さく、
前記第２層の厚さは、外周縁部において、前記外周縁部の内側よりも少なくとも部分的に厚くなっている、付記４に記載の電力変換装置。
前記複数の層は、第１層と、前記第１層よりも前記第１面側にある第２層とを有し、
平面視において、前記第１層の面積は、前記第２層の面積よりも小さく、
前記第２層の厚さは、外周縁部において、前記外周縁部の内側よりも少なくとも部分的に厚くなっている、付記４に記載の電力変換装置。
【0064】
＜付記７＞
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記第１面には、複数のフィンが形成されており、
前記第１面は、平面視において前記コンポーネントと重なる第１領域と、平面視において前記コンポーネントと重ならない第２領域とを有し、
前記複数のフィンは、前記第１領域に形成されている第１フィンと、前記第２領域に形成されている第２フィンとを有し、
前記第２フィンは、前記第１フィンよりも長い、付記１に記載の電力変換装置。
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記第１面には、複数のフィンが形成されており、
前記第１面は、平面視において前記コンポーネントと重なる第１領域と、平面視において前記コンポーネントと重ならない第２領域とを有し、
前記複数のフィンは、前記第１領域に形成されている第１フィンと、前記第２領域に形成されている第２フィンとを有し、
前記第２フィンは、前記第１フィンよりも長い、付記１に記載の電力変換装置。
【0065】
＜付記８＞
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記第１面には、複数のフィンが形成されており、
前記複数のフィンのうちの少なくとも一部は、前記冷媒流路の流路面積が縮小された際に前記ジャケットに接触する、付記１に記載の電力変換装置。
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記第１面には、複数のフィンが形成されており、
前記複数のフィンのうちの少なくとも一部は、前記冷媒流路の流路面積が縮小された際に前記ジャケットに接触する、付記１に記載の電力変換装置。
【0066】
＜付記９＞
前記冷却器は、ジャケットと、天板と、板部材とを有し、
前記板部材は、前記ジャケットの内部空間に配置されており、
前記冷媒流路は、前記内部空間、前記天板及び前記板部材で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記第２面には、複数のフィンが形成されており、
前記冷媒流路の面積は、前記コンポーネントの温度変化に伴う前記板部材の反り変形により変化される、付記１に記載の電力変換装置。
前記冷却器は、ジャケットと、天板と、板部材とを有し、
前記板部材は、前記ジャケットの内部空間に配置されており、
前記冷媒流路は、前記内部空間、前記天板及び前記板部材で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記第２面には、複数のフィンが形成されており、
前記冷媒流路の面積は、前記コンポーネントの温度変化に伴う前記板部材の反り変形により変化される、付記１に記載の電力変換装置。
【0067】
＜付記１０＞
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記冷媒流路の面積は、前記コンポーネントの温度変化に伴う前記ジャケットの反り変形により変化される、付記１に記載の電力変換装置。
前記冷却器は、ジャケットと、天板とを有し、
前記冷媒流路は、前記ジャケットの内部空間及び前記天板で画されており、
前記天板は、前記内部空間側を向いている第１面と、前記第１面の反対面である第２面とを有し、
前記コンポーネントは、前記第２面上に配置されており、
前記冷媒流路の面積は、前記コンポーネントの温度変化に伴う前記ジャケットの反り変形により変化される、付記１に記載の電力変換装置。
【0068】
＜付記１１＞
前記基準温度は、前記コンポーネントの動作範囲温度における最低温度である、付記１から付記１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記基準温度は、前記コンポーネントの動作範囲温度における最低温度である、付記１から付記１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【0069】
＜付記１２＞
前記コンポーネントは、パワーデバイスである、付記１から付記１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記コンポーネントは、パワーデバイスである、付記１から付記１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【0070】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この出願の範囲は上記の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0071】
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ 電力変換装置、１０ 冷却器、２０ ジャケット、２１ 側壁、２１ａ 冷媒流入口、２１ｂ 冷媒流出口、２２ 底壁、２３ 内部空間、３０ 天板、３０ａ 第１面、３０ａａ 第１領域、３０ａｂ 第２領域、３０ｂ 第２面、３１，３１ａ，３１ｂ フィン、３２ 第１層、３３ 第２層、４０ 冷媒流路、５０ コンポーネント、５１ 筐体、５２ 端子、６０ 板部材、６１ 第１層、６２ 第２層、１１０ ポンプ、１２０ コンポーネント群、２００ 冷却システム。
【要約】
電力変換装置（１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ）は、冷却器（１０）と、冷却器上に配置されているコンポーネント（５０）とを備えている。冷却器の内部には、冷媒が流れる冷媒流路（４０）がある。冷媒流路の流路面積は、コンポーネントの温度が基準温度以上となる温度域において縮小される。
【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】