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JP2014108014A - インバータ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却性能の不足を抑制すること。
【解決手段】インバータ装置１０は、ハウジング１１の内部にパワーモジュール３０が収容されている。金属ベース基板２２は、底板１４の外面の各突出部１９，２０によって囲み形成された開口部１６ａを閉塞することで、第１の流路２４を区画している。金属ベース基板２２には、電子部品２３が実装されている。パワーモジュール３０は、冷却器４１を備えている。冷却器４１の内部には、第２の流路４２が形成されている。冷却器４１には、第１の半導体モジュール５１〜５３が接合されている。冷却器４１において、第１の半導体モジュール５１〜５３が接合された面とは反対側の面には、第２の半導体見ジュール７１〜７３が接合されている。第１の流路２４と第２の流路４２は、第１の上下パイプ８１及び第２の上下パイプ８２によって連通されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハウジングの内部に半導体モジュールを収容したインバータ装置に関する。
ケースに設けられた流路に冷媒を流すことで発熱部品を冷却するものとしては、例えば、特許文献１に記載の発熱素子冷却用構造体が知られている。
特許文献１に記載の冷却用構造体は、パワーモジュール、インバータケース及びＤＣＤＣコンバータから構成されている。インバータケースの上面側には、パワーモジュール上の発熱素子や、その周辺回路を収容するための空間が形成されている。インバータケースの下面の外周部には、側壁が形成され、この側壁に取付基板が取付けられることで、インバータケースの下面側には、冷却水路が形成されている。取付基板には、ＤＣＤＣコンバーが取付けられている。そして、冷却水路に冷媒が流れると、パワーモジュール及びＤＣＤＣコンバータが冷却される。
特開２００３−１０１２７７号公報
ところで、特許文献１に記載の冷却用構造体では、発熱素子に対する冷却性能が不足するおそれがある。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却性能の不足を抑制することができるインバータ装置を提供することにある。
上記課題を解決するインバータ装置は、ハウジングと、前記ハウジングの内部に収容された半導体モジュールと、前記ハウジングの外面と、少なくとも前記外面の一部を覆う流路形成部材によって区画された第１の流路を有するとともに、発熱部品が熱的に結合される第１の熱交換部と、前記ハウジングの内部に設けられ、前記第１の流路に段積みされる第２の流路を有するとともに、前記半導体モジュールが熱的に結合される第２の熱交換部と、前記第１の熱交換部又は前記第２の熱交換部に冷媒供給源から冷媒を供給する供給パイプが接続される供給口と、前記第１の熱交換部又は前記第２の熱交換部から冷媒を前記冷媒供給源に排出する排出パイプが接続される排出口と、前記第１の流路と前記第２の流路を連通させる上下通路と、を有することを要旨とする。
これによれば、半導体モジュールの発熱時には、ケースの内部に設けられた第２の流路を流れる熱媒体と半導体モジュールが熱交換を行うことで、半導体モジュールが冷却される。また、発熱部品の発熱時には、第１の流路を流れる冷媒と発熱部品の熱交換が行われることで、発熱部品が冷却される。半導体モジュールを冷却する熱交換部と発熱部品を冷却する熱交換部を別々に設けることで、半導体モジュールと発熱部品に対する冷却性能が不足することが抑制される。
上記インバータ装置について、前記上下通路は、第１の上下通路と、前記第１の上下通路とは異なる第２の上下通路を含み、前記第１の流路及び前記第２の流路のいずれか一方は、前記供給口が設けられるとともに前記第１の上下通路が接続される供給流路と、前記排出口が設けられるとともに前記第２の上下通路が接続される排出流路とを有し、前記第１の流路及び前記第２の流路のいずれか他方と、前記排出流路とは、折り返し構造であることが好ましい。
これによれば、第１の流路及び第２の流路のいずれか一方に、供給口と排出口が設けられるので、別々に設ける場合に比べシール構造が単純になる。また、折り返し構造により、供給パイプと排出パイプを隣接して配置することができるため、供給パイプ及び排出パイプと冷媒供給源を接続しやすい。
上記インバータ装置について、前記第１の流路に前記供給口が設けられるとともに前記第１の上下通路が接続される供給流路と、前記排出口が設けられるとともに前記第２の上下通路が接続される排出流路とを有し、前記第２の流路と、前記排出流路とは、折り返し構造であることが好ましい。
これによれば、ハウジングの外面と流路形成部材によって形成される第１の流路に、供給口と排出口が設けられるので、冷媒の供給源との接続が容易になる。
上記インバータ装置について、前記第１の熱交換部と前記第２の熱交換部とは、別体であることが好ましい。
これによれば、第１の熱交換部と第２の熱交換部が一体に設けられている場合に比べて、半導体モジュールを第２の熱交換部に接合しやすい。
上記インバータ装置について、前記第１の流路には、ダイカストにより前記第１の熱交換部と一体成形される第１のフィンが設けられ、前記第２の流路には、前記第２の熱交換部とは別体に設けられる第２のフィンが設けられることが好ましい。
これによれば、ダイカストにより形成される第１のフィンよりも、第２のフィンのフィンピッチを狭くすることができる。第２の熱交換部は、半導体モジュールを冷却するため、第１の熱交換器に比べて、冷却性能を要する。一方、第２の熱交換部は、第１の熱交換部に比べると、冷却性能を要さない。このため、第２の熱交換部のフィンを別体としてフィンピッチを狭くすることで、第２の熱交換部の冷却性能を向上させることができる。一方、第１の熱交換部の第１のフィンは、ダイカストにより第１の熱交換部と一体成形されることで、第１の熱交換部と同時に製造され、製造が容易になる。
上記インバータ装置について、前記発熱部品は、金属ベース基板に接合された電子部品を含み、前記金属ベース基板は、前記流路形成部材を兼ねることが好ましい。
これによれば、金属ベース基板を流路形成部材としても用いることができ、流路形成部材を別途用意する必要がない。このため、部品点数を増加させることなく第１の流路を区画することができる。
本発明によれば、冷却性能の不足を抑制することができる。
実施形態におけるインバータ装置を示す断面図。 実施形態におけるインバータ装置を示す断面図。 （ａ）は実施形態におけるパワーモジュールを上方から見た平面図、（ｂ）は実施形態におけるパワーモジュールを下方から見た平面図。 実施形態におけるインバータ装置の電気的構成を示す回路図。 別例のインバータ装置を示す断面図。
以下、インバータ装置の一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、インバータ装置１０は、ハウジング１１の内部にパワーモジュール３０が収容されている。ハウジング１１は、パワーモジュール３０を収容する有底矩形箱状の本体部１２と、本体部１２の開口部１２ａを閉塞する天板１３とからなる。本体部１２は、矩形平板状をなす底板１４と、底板１４の外周縁から立設された側壁１５とを有している。そして、４つの側壁１５によって開口部１２ａが囲み形成されるとともに、側壁１５の先端に天板１３が設けられている。ハウジング１１の底部には、第１の熱交換部１６が設けられている。本実施形態の本体部１２は、ダイカストによって製造され、例えば、アルミニウム合金からなる。
底板１４において、側壁１５が立設された面と反対側の面（ハウジング１１の外面）の外周縁には、直方体状の突出部１７，１８，１９，２０が形成されている。以下、底板１４の短手方向に位置する突出部１７，１８を第１の突出部１７，１８、底板１４の長手方向に位置する突出部１９，２０を第２の突出部１９，２０として説明を行う。
底板１４の外面には、ＤＣＤＣコンバータ２１が設けられている。ＤＣＤＣコンバータ２１は、金属ベース基板２２にスイッチング素子などの発熱部品としての電子部品２３を実装することで構成されている。金属ベース基板２２は、矩形平板状をなしており、長手方向の寸法及び短手方向の寸法が底板１４の長手方向の寸法及び底板１４の短手方向の寸法と同一となっている。金属ベース基板２２は、各突出部１７，１８，１９，２０の先端に設けられている。金属ベース基板２２は、各突出部１７，１８，１９，２０によって囲み形成された開口部１６ａを閉塞している。そして、第１の突出部１７，１８、第２の突出部１９，２０及び金属ベース基板２２によって冷媒が流れる第１の流路２４が区画されている。本実施形態において、金属ベース基板２２は、ハウジング１１の外面を覆うことで第１の流路２４を区画する流路形成部材として機能している。本実施形態において、ハウジング１１の底板１４と金属ベース基板２２によって第１の熱交換部１６が形成されている。
底板１４の外面には、一方の第１の突出部１７から他方の第１の突出部１８に至るまで延びる仕切壁２５が設けられている。仕切壁２５は、底板１４の長手方向において、一方の第２の突出部２０側に設けられている。仕切壁２５によって、第１の流路２４は、底板１４の長手方向に隣り合う供給流路２６と排出流路２７に区画されている。供給流路２６は、仕切壁２５の第２の突出部２０側に設けられ、排出流路２７は、仕切壁２５の第２の突出部１９側に設けられている。仕切壁２５は、第２の突出部２０側に設けられているため、供給流路２６は、排出流路２７に比べて、底板１４の長手方向の寸法が短くなっている。金属ベース基板２２には、供給流路２６に開口する供給口２２ａ及び排出流路２７に開口する排出口２２ｂが設けられている。
また、底板１４の外面には、底板１４の長手方向に延びる板状の第１のフィン２８が底板１４の短手方向に間隔をあけて複数形成されている。第１のフィン２８は、第２の突出部１９と仕切壁２５の間に形成されている。すなわち、第１のフィン２８は、排出流路２７に設けられている。第１のフィン２８は、ダイカストによって本体部１２と一体成形されている。
パワーモジュール３０は、台座３１を備えている。台座３１は図示しない支持手段によりハウジング１１内に固定されている。台座３１は、矩形平板状をなす基部３２を備えている。基部３２の短手方向両端部には、基部３２の厚み方向に突出する直方体状の絶縁基台３３が設けられている。
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、絶縁基台３３の長手方向両端部には、突起部３４が形成されている。基部３２の絶縁基台３３が設けられている面とは反対側の面の四隅には、突起部３５が設けられている。基部３２には、基部３２の長手方向に間隔を空けて３つの矩形状の貫通孔３６が形成されている。
図１及び図２に示すように、基部３２の絶縁基台３３が設けられている面上には、第２の熱交換部としての冷却器４１が設けられている。冷却器４１は、直方体状をなすとともに、内部には、第２の流路４２が形成されている。冷却器４１は、第１の熱交換部１６に段積みされて設けられている。したがって、第２の流路４２は、第１の流路２４に段積みされている。
冷却器４１の内部（第２の流路４２）には、冷却器４１の長手方向にフィン集合体４３が３つ間隔をあけて設けられている。フィン集合体４３は、矩形平板状をなす基部４４の両面に、ピン状の第２のフィン４５を形成することで構成されている。フィン集合体４３は、例えば。第２のフィン４５の先端面を冷却器４１の内面にロウ付けすることによって設けられている。第２のフィン４５のフィンピッチは、第１のフィン２８のフィンピッチに比べて狭くなっている。
図３（ａ）に示すように、冷却器４１において、基部３２と対向する面とは反対側の面には、第１の半導体モジュール５１〜５３が接合されている。第１の半導体モジュール５１〜５３は、冷却器４１の長手方向に間隔をあけて並んで設けられている。第１の半導体モジュール５１〜５３には、それぞれ、電源の正極に電気的に接続される第１の正極用入力端子５４、電源の負極に電気的に接続される第１の負極用入力端子５５及び負荷に電気的に接続される第１の出力端子５６が設けられている。
第１の半導体モジュール５１〜５３において、冷却器４１と対向する面とは反対側の面には、板バネ６０が設けられている。板バネ６０は、略矩形平板状をなす本体６１と、本体６１の長手方向に沿って本体６１の短手方向両側に向けて３箇所から延びる押さえ部６２とからなる。
絶縁基台３３に設けられた突起部３４には、板部材６３が固定されている。板部材６３は、板バネ６０の本体６１を押圧している。これにより、押さえ部６２が、第１の半導体モジュール５１〜５３に向けて押圧され、第１の半導体モジュール５１〜５３は、冷却器４１に接合されている。
図３（ｂ）に示すように、基部３２に形成された貫通孔３６のそれぞれには、第２の半導体モジュール７１〜７３が挿入されている。そして、貫通孔３６に挿入された第２の半導体モジュール７１〜７３は、冷却器４１において、第１の半導体モジュール５１〜５３が接合される面とは反対側の面（基部３２と対向する面）に接合されている。第２の半導体モジュール７１〜７３は、冷却器４１の長手方向に間隔をあけて並んで設けられている。第２の半導体モジュール７１〜７３には、それぞれ、電源の正極に電気的に接続される第２の正極用入力端子７４、電源の負極に電気的に接続される第２の負極用入力端子７５及び負荷に電気的に接続される第２の出力端子７６が設けられている。
第２の半導体モジュール７１〜７３は、第１の半導体モジュール５１〜５３と同じように冷却器４１に接合されている。第２の半導体モジュール７１〜７３は、板バネ６０によって冷却器４１に押しつけられている。突起部３５には、板バネ６０を押圧する板部材６３が固定されている。第２の半導体モジュール７１〜７３は、第１の半導体モジュール５１〜５３と同様に、この板バネ６０によって冷却器４１に接合されている。
なお、本実施形態において、第１の半導体モジュール５１〜５３の第１の正極用入力端子５４、第２の半導体モジュール７１〜７３の第２の正極用入力端子７４は、図示しないバスバーによって電気的に接続されている。同様に、第１の半導体モジュール５１〜５３の第１の正極用入力端子５４と第２の半導体モジュール７１〜７３の第２の正極用入力端子７４は、電気的に接続されている。第１の半導体モジュール５１〜５３の第１の出力端子５６と第２の半導体モジュール７１〜７３の第２の出力端子７６とは電気的に接続されている。すなわち、本実施形態において、第１の半導体モジュール５１〜５３と第２の半導体モジュール７１〜７３は、並列接続され、第１の半導体モジュール５１〜５３と第２の半導体モジュール７１〜７３によって一つのインバータが構成されている。
また、フィン集合体４３はそれぞれ第１の半導体モジュール５１〜５３と第２の半導体モジュール７１〜７３とで挟まれる位置に対応した第２の流路４２に配置されている。
図２に示すように、冷却器４１の長手方向第１端部４１ａ側には、第１の上下通路としての第１の上下パイプ８１が設けられている。第１の上下パイプ８１は、底板１４を挿通して、供給流路２６まで延びている。そして、第１の上下パイプ８１によって、供給流路２６と第２の流路４２とは連通されている。
冷却器４１の長手方向第２端部４１ｂ側には、第２の上下通路としての第２の上下パイプ８２が設けられている。第２の上下パイプ８２は、底板１４を挿通して、排出流路２７まで延びている。そして、第２の上下パイプ８２によって、排出流路２７と第２の流路４２とは連通されている。
供給流路２６には、冷媒供給源８３に接続されるとともに、冷媒供給源８３から供給される冷媒を供給流路２６に供給する供給パイプ８４が設けられている。供給パイプ８４は、金属ベース基板２２に設けられた供給口２２ａに接続されている。
排出流路２７には、第２の流路４２を流れた冷媒を排出流路２７の外部に排出するとともに、冷媒供給源８３に再度供給する排出パイプ８５が設けられている。排出パイプ８５は、金属ベース基板２２に設けられた排出口２２ｂに接続されている。排出パイプ８５は、第２の上下パイプ８２よりも、供給パイプ８４寄りに設けられている。これにより、第２の流路４２を流れる冷媒は、第１の上下パイプ８１から第２の上下パイプ８２に向かうのに対して、排出流路２７を流れる冷媒は、第２の上下パイプ８２から排出パイプ８５に向かうように、第２の流路４２と排出流路２７とが折り返し構造となっている。
次に、インバータ装置１０の電気的構成について説明する。
図４に示すように、本実施形態のインバータ装置１０は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載され、バッテリＢから供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に出力する。インバータ装置１０は、インバータ１０１及びＤＣＤＣコンバータ２１を備えており、第１の半導体モジュール５１〜５３及び第２の半導体モジュール７１〜７３からインバータ１０１が構成され、金属ベース基板２２に実装された電子部品２３によってＤＣＤＣコンバータ２１が構成されている。
バッテリＢと、インバータ１０１の間には、ＤＣＤＣコンバータ２１が設けられている。ＤＣＤＣコンバータ２１は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を有している。各スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２としては、例えば絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ（insulated gate bipolar transistor：ＩＧＢＴ）やパワーＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）等のパワー半導体素子が用いられる。
スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２は、インバータ１０１の電源ラインとアースラインとの間に直列接続されている。スイッチング素子Ｑ１１のコレクタは、電源ラインと接続されており、スイッチング素子Ｑ１２のエミッタはアースライン及びバッテリＢの負極に接続されている。スイッチング素子Ｑ１１のエミッタとスイッチング素子Ｑ１２のコレクタとの接続点は、リアクトルＬの一端と接続されている。リアクトルＬの他端は、バッテリＢの正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ１１とスイッチング素子Ｑ１２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すように、ダイオードＤ１がそれぞれ接続されている。したがって、電子部品２３は、少なくともスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２、ダイオードＤ１及びリアクトルＬを含む。
ＤＣＤＣコンバータ２１における入力端子（バッテリＢとの接続端子）には、低圧コンデンサＣ１が接続されている。また、ＤＣＤＣコンバータ２１における出力端子であるインバータ１０１との接続端子には、高圧コンデンサＣ２が接続されている。
第１の半導体モジュール５１〜５３は、第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２を備えている。また、第２の半導体モジュール７１〜７３は、第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４を備えている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４としては、例えば絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ（insulated gate bipolar transistor：ＩＧＢＴ）やパワーＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）等のパワー半導体素子が用いられる。
第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２は、直列接続されている。第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４は、直列接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４には、ダイオードＤ２が並列に接続されている。
第１の半導体モジュール５１〜５３において２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の間の接続点は、第１の出力端子５６に接続されている。第２の半導体モジュール７１〜７３において２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の間の接続点は、第２の出力端子７６に接続されている。そして、第１の出力端子５６と第２の出力端子７６は、バスバーなどによって接続されるとともに、負荷に電気的に接続される。
第１のスイッチング素子Ｑ１のコレクタは、第１の正極用入力端子５４に接続されている。第３のスイッチング素子Ｑ３のコレクタは、第２の正極用入力端子７４に接続されている。そして、第１の正極用入力端子５４と第２の正極用入力端子７４は、バスバーなどによって接続されるとともに、ＤＣＤＣコンバータ２１を介してバッテリＢの正極に接続されている。
第２のスイッチング素子Ｑ２のエミッタは、第１の負極用入力端子５５に接続されている。第４のスイッチング素子Ｑ４のエミッタは、第２の負極用入力端子７５に接続されている。そして、第１の負極用入力端子５５と第２の負極用入力端子７５は、バスバーなどによって接続されるとともに、ＤＣＤＣコンバータ２１を介してバッテリＢの負極に接続されている。１組の第１の半導体モジュール５１〜５３と第２の半導体モジュール７１〜７３によってインバータ１０１の１相分の上下アームが構成されている。そして、第１の半導体モジュール５１〜５３と第２の半導体モジュール７１〜７３によって３相分の上下アームが構成されて、本実施形態のインバータ装置１０は、３相インバータ装置を構成している。
次に、インバータ装置１０の作用について説明する。
インバータ装置１０が駆動されると、第１の半導体モジュール５１〜５３、第２の半導体モジュール７１〜７３、金属ベース基板２２及び電子部品２３が発熱する。
供給流路２６には、冷媒供給源８３から冷媒が供給される。供給流路２６に供給された冷媒は、第１の上下パイプ８１を介して、第２の流路４２に供給される。第２の流路４２に供給された冷媒は、第２の流路４２を流れることで、冷却器４１の両面に熱的に結合された第１の半導体モジュール５１〜５３及び第２の半導体モジュール７１〜７３を冷却する。
第２の流路４２を流れた冷媒は、第２の上下パイプ８２を介して排出流路２７に供給される。排出流路２７に供給された冷媒は、排出流路２７を流れることで、金属ベース基板２２及び金属ベース基板２２に実装された電子部品２３を冷却する。
排出流路２７に設けられた排出パイプ８５は、第２の上下パイプ８２よりも、供給パイプ８４側に設けられている。このため、第２の流路４２を流れる冷媒の向きと、排出流路２７を流れる冷媒の向きは逆向きとなる。すなわち、第２の流路４２を流れた後の冷媒が、第２の上下パイプ８２から排出流路２７に供給されると、供給パイプ８４側に折り返されて排出流路２７内を流れる。
本実施形態においては、第１のフィン２８は、ダイカストによって本体部１２と一体成形される一方で、フィン集合体４３は、冷却器４１とは別体に設けられている。ダイカストにより第１のフィン２８を形成する場合、フィンピッチを狭くしにくく、フィン集合体４３の第２のフィン４５のフィンピッチは、第１のフィン２８に比べて狭い。このため、第１の熱交換部１６（ハウジング１１）に熱的に結合される電子部品２３よりも、冷却器４１に接合される第１の半導体モジュール５１〜５３及び第２の半導体モジュール７１〜７３に対する冷却効率が高い。
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ハウジング１１の内部には、第１の半導体モジュール５１〜５３及び第２の半導体モジュール７１〜７３が熱的に結合される冷却器４１が設けられている。ハウジング１１の外部には、ＤＣＤＣコンバータ２１が熱的に結合される第１の熱交換部１６が設けられている。インバータ１０１を構成する第１の半導体モジュール５１〜５３及び第２の半導体モジュール７１〜７３を冷却する冷却器４１と、ＤＣＤＣコンバータ２１を冷却する第１の熱交換部１６とを別に設けることで、それぞれの部材に対する冷却性能が不足することが抑制されている。また、第１の熱交換部１６のみで、電子部品２３（ＤＣＤＣインバータ２１）や、第１の半導体モジュール５１〜５３及び第２の半導体モジュール７１〜７３の冷却を行う場合、冷却性能が不足するおそれがあり、冷却性能が不足する場合には、それぞれの部材を大型化させて、発熱密度を下げる場合がある。本実施形態のように、インバータ装置１０の冷却性能を向上させて、第１の半導体モジュール５１〜５３、第２の半導体モジュール７１〜７３及び電子部品２３などに対する冷却性能を向上させることで、それぞれの部材の大型化が抑制され、インバータ装置１０の大型化が抑制される、
（２）また、第１の流路２４と第２の流路４２とは、第１の上下パイプ８１及び第２の上下パイプ８２によって連通されている。このため、第１の流路２４及び第２の流路４２に別々に冷媒を供給しなくても、第１の流路２４及び第２の流路４２のそれぞれに冷媒が供給される。このため、冷却器４１と第１の熱交換部１６に別々に供給パイプ８４と排出パイプ８５を設ける必要がない。
（３）また、第１の流路２４と第２の流路４２は、段積み構成とされている。このため、パワーモジュール３０を平面視したときの面積の増加が抑制され、インバータ装置１０の大型化が抑制されている。
（４）第１の流路２４に供給口２２ａと排出口２２ｂの両方が設けられるので、供給口２２ａと排出口２２ｂが別々の流路に設けられる場合に比べてシール構造を単純にすることができる。また、ハウジング１１の外面と金属ベース基板２２（流路形成部材）によって形成される第１の流路２４に供給口２２ａと排出口２２ｂの両方が設けられるので、冷媒供給源８３を供給パイプ８４及び排出パイプ８５に接続しやすい。
（５）第２の流路４２と排出流路２７は、折り返し構造となっている。このため、排出パイプ８５と、供給パイプ８４とは、隣接して配置される。このため、排出パイプ８５及び供給パイプ８４を冷媒供給源８３に接続するときに、接続しやすい。
（６）冷却器４１は、ハウジング１１とは別体となっている。このため、ハウジング１１に一体に設けられた冷却器４１の両面に第１の半導体モジュール５１〜５３及び第２の半導体モジュール７１〜７３を接合する場合に比べて、第１の半導体モジュール５１〜５３及び第２の半導体モジュール７１〜７３を接合しやすい。また、ハウジング１１に一体に設けられた冷却器４１を形成する場合に比べて小型化でき、ハウジング１１内のレイアウトの自由度が大きくなる。
（７）第１のフィン２８は、ダイカストによって本体部１２と一体成形されている。一方、第２のフィン４５は、冷却器４１とは別体に設けられ、例えば、ロウ付けなどによって冷却器４１の内部（第２の流路４２）に設けられている。このため、第１のフィン２８よりも、第２のフィン４５のフィンピッチを狭くすることができる。したがって、第１の半導体モジュール５１〜５３及び第２の半導体モジュール７１〜７３を冷却する冷却器４１の冷却性能を向上させることができ、冷却器４１に比べて冷却性能を要さない第１の熱交換部１６の製造を容易とすることができる。
（８）ＤＣＤＣコンバータ２１が実装される金属ベース基板２２を流路形成部材として利用している。このため、流路形成部材を別途用意する必要がない。このため、部品点数を増加させることなく第１の流路２４を区画することができる。
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 図５に示すように、冷却器４１に供給パイプ８４を設けてもよい。冷却器４１の長手方向第１端部４１ａには、供給口４１ｃが設けられるとともに、供給口４１ｃには供給パイプ８４が接続されている。供給パイプ８４から第２の流路４２に冷媒が供給されると、冷媒の一部は、第１の上下パイプ８１を介して第１の流路２４に流れ、残りの冷媒は、第２の流路４２を流れる。第１の流路２４を流れた冷媒は、排出パイプ８５から排出され、冷媒供給源８３に再度供給される。第２の流路４２を流れた冷媒は、第２の上下パイプ８２を介して第１の流路２４に流れた後、排出パイプ８５から排出され、冷媒供給源８３に再度供給される。この場合、供給流路２６と排出流路２７を区画する必要がなく、仕切壁２５を設ける必要がない。また、第１の熱交換部１６に設けられる排出パイプ８５に加え、冷却器４１の長手方向第２端部４１ｂにも排出パイプを設ける場合には、第２の上下パイプ８２を設けなくてもよい。
○ 実施形態において、金属ベース基板２２の寸法は、突出部１７，１８，１９，２０によって囲み形成される開口部１２ａを覆うことができる範囲内で適宜変更してもよい。
○ 実施形態において、第１の半導体モジュール５１〜５３と第２の半導体モジュール７１〜７３を並列接続して一つの三相インバータを構成したが、第１の半導体モジュール５１〜５３と、第２の半導体モジュール７１〜７３それぞれで別々のインバータを構成してもよい。
○ 実施形態において、第１の半導体モジュール５１〜５３又は第２の半導体モジュール７１〜７３のみを接合してもよい。すなわち、冷却器４１において、半導体モジュールの搭載面となる厚み方向の両面のうち、いずれか一方にのみ半導体モジュールを接合してもよい。
○ 実施形態において、発熱部品として、インバータ装置１０に設けられるコンデンサＣ２などを採用してもよい。すなわち、インバータ装置１０は、ＤＣＤＣコンバータ２１を備えていなくてもよい。また、ＤＣＤＣコンバータ２１を備えている場合でも、冷却を必要としない場合には、第１の熱交換部１６で冷却しなくてもよい。
○ 実施形態において、発熱部品をハウジング１１の内部に設けてもよい。具体的にいえば、底板１４の内面に発熱部品を接合することで、第１の熱交換部１６と発熱部品が熱的に結合されていればよい。
○ 実施形態において、第２の流路４２を供給流路２６及び排出流路２７に区画して、冷却器４１に供給パイプ８４及び排出パイプ８５を設けてもよい。
○ 実施形態において、第１のフィン２８及び第２のフィン４５を設けなくても第１の半導体モジュール５１〜５３、第２の半導体モジュール７１〜７３及び電子部品２３に対する冷却性能を確保できる場合には、第１のフィン２８及び第２のフィン４５を設けなくてもよい。
○ 実施形態において、第２のフィン４５を冷却器４１と一体成形しても、冷却性能が不足しない場合には、第２のフィン４５を冷却器４１に一体成形してもよい。
○ 実施形態において、流路形成部材として、金属ベース基板２２以外を用いてもよい。例えば、底板１４の外面に形成された開口部１２ａを覆う蓋部材を流路形成部材として用いてもよい。この場合、蓋部材に金属ベース基板２２を設けてもよい。
○ 実施形態において、第１の半導体モジュール５１〜５３及び第２の半導体モジュール７１〜７３は、ロウ付けによって冷却器４１に接合されていてもよい。また、ロウ付け以外の、例えば、接着材などによって接合されていてもよい。
○ 実施形態において流路形成部材（金属ベース基板２２）は、底板１４の外面の全面を覆っていなくてもよく、開口部１６ａを閉塞できる範囲内で、底板１４の外面を覆っていればよい。
１０…インバータ装置、１１…ハウジング、１６…第１の熱交換部、２２…金属ベース基板、２２ａ，４１ｃ…供給口、２２ｂ…排出口、２３…電子部品、２４…第１の流路、２６…供給流路、２７…排出流路、４１…冷却器、４２…第２の流路、４５…第２のフィン、５１，５２，５３…第１の半導体モジュール、７１，７２，７３…第２の半導体モジュール、８１…第１の上下パイプ、８２…第２の上下パイプ、８４…供給パイプ、８５…排出パイプ。
これによれば、ダイカストにより形成される第１のフィンよりも、第２のフィンのフィンピッチを狭くすることができる。第２の熱交換部は、半導体モジュールを冷却するため、第１の熱交換器に比べて、冷却性能を要する。一方、第１の熱交換部は、第２の熱交換部に比べると、冷却性能を要さない。このため、第２の熱交換部のフィンを別体としてフィンピッチを狭くすることで、第２の熱交換部の冷却性能を向上させることができる。一方、第１の熱交換部の第１のフィンは、ダイカストにより第１の熱交換部と一体成形されることで、第１の熱交換部と同時に製造され、製造が容易になる。
なお、本実施形態において、第１の半導体モジュール５１〜５３の第１の正極用入力端
子５４、第２の半導体モジュール７１〜７３の第２の正極用入力端子７４は、図示しない
バスバーによって電気的に接続されている。同様に、第１の半導体モジュール５１〜５３
の第１の負極用入力端子５５と第２の半導体モジュール７１〜７３の第２の負極用入力端
子７５は、電気的に接続されている。第１の半導体モジュール５１〜５３の第１の出力端
子５６と第２の半導体モジュール７１〜７３の第２の出力端子７６とは電気的に接続され
ている。すなわち、本実施形態において、第１の半導体モジュール５１〜５３と第２の半
導体モジュール７１〜７３は、並列接続され、第１の半導体モジュール５１〜５３と第２
の半導体モジュール７１〜７３によって一つのインバータが構成されている。
上記課題を解決するインバータ装置は、ハウジングと、前記ハウジングの内部に収容された半導体モジュールと、前記ハウジングの外面と、少なくとも前記外面の一部を覆う流路形成部材によって区画された第１の流路を有するとともに、発熱部品が熱的に結合される第１の熱交換部と、前記ハウジングの内部に設けられ、前記第１の流路に段積みされる第２の流路を有するとともに、前記半導体モジュールが熱的に結合される第２の熱交換部と、前記第１の熱交換部又は前記第２の熱交換部に冷媒供給源から冷媒を供給する供給パイプが接続される供給口と、前記第１の熱交換部又は前記第２の熱交換部から冷媒を前記冷媒供給源に排出する排出パイプが接続される排出口と、前記第１の流路と前記第２の流路を連通させる上下通路と、を有し、前記第１の熱交換部と前記第２の熱交換部とは、別体であることを要旨とする。
これによれば、半導体モジュールの発熱時には、ケースの内部に設けられた第２の流路を流れる熱媒体と半導体モジュールが熱交換を行うことで、半導体モジュールが冷却される。また、発熱部品の発熱時には、第１の流路を流れる冷媒と発熱部品の熱交換が行われることで、発熱部品が冷却される。半導体モジュールを冷却する熱交換部と発熱部品を冷却する熱交換部を別々に設けることで、半導体モジュールと発熱部品に対する冷却性能が不足することが抑制される。
また、第１の熱交換部と第２の熱交換部が一体に設けられている場合に比べて、半導体モジュールを第２の熱交換部に接合しやすい。
これによれば、ハウジングの外面と流路形成部材によって形成される第１の流路に、供給口と排出口が設けられるので、冷媒の供給源との接続が容易になる。
上記インバータ装置について、前記第１の流路には、ダイカストにより前記第１の熱交換部と一体成形される第１のフィンが設けられ、前記第２の流路には、前記第２の熱交換部とは別体に設けられる第２のフィンが設けられることが好ましい。

Claims (6)

  1. ハウジングと、
    前記ハウジングの内部に収容された半導体モジュールと、
    前記ハウジングの外面と、少なくとも前記外面の一部を覆う流路形成部材によって区画された第１の流路を有するとともに、発熱部品が熱的に結合される第１の熱交換部と、
    前記ハウジングの内部に設けられ、前記第１の流路に段積みされる第２の流路を有するとともに、前記半導体モジュールが熱的に結合される第２の熱交換部と、
    前記第１の熱交換部又は前記第２の熱交換部に冷媒供給源から冷媒を供給する供給パイプが接続される供給口と、
    前記第１の熱交換部又は前記第２の熱交換部から冷媒を前記冷媒供給源に排出する排出パイプが接続される排出口と、
    前記第１の流路と前記第２の流路を連通させる上下通路と、を有することを特徴とするインバータ装置。
  2. 前記上下通路は、第１の上下通路と、前記第１の上下通路とは異なる第２の上下通路を含み、
    前記第１の流路及び前記第２の流路のいずれか一方は、前記供給口が設けられるとともに前記第１の上下通路が接続される供給流路と、前記排出口が設けられるとともに前記第２の上下通路が接続される排出流路とを有し、
    前記第１の流路及び前記第２の流路のいずれか他方と、前記排出流路とは、折り返し構造であることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
  3. 前記第１の流路に前記供給口が設けられるとともに前記第１の上下通路が接続される供給流路と、前記排出口が設けられるとともに前記第２の上下通路が接続される排出流路とを有し、
    前記第２の流路と、前記排出流路とは、折り返し構造であることを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
  4. 前記第１の熱交換部と前記第２の熱交換部とは、別体であることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。
  5. 前記第１の流路には、ダイカストにより前記第１の熱交換部と一体成形される第１のフィンが設けられ、
    前記第２の流路には、前記第２の熱交換部とは別体に設けられる第２のフィンが設けられることを特徴とする請求項４に記載のインバータ装置。
  6. 前記発熱部品は、金属ベース基板に接合された電子部品を含み、前記金属ベース基板は、前記流路形成部材を兼ねることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。
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