JP5971403B2 - 冷却装置及びこれを備えた電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、筐体に内蔵された発熱電子部品を冷却する冷却装置及びこれを備えた電力変換装置に関する。

ＡＣ／ＤＣコンバータなどの電力変換装置は、発熱する電子部品を含む複数の電子部品を冷却する冷却装置を備えており、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
この特許文献１の冷却装置は、板状のヒートシンクの上面に基板や半導体素子などの電子部品が搭載されており、ヒートシンクの下面に、複数のプレート状の冷却フィンが形成されている。また、ヒートシンクにチャンバーが連設され、このチャンバーに配置した送風ファンから冷却フィンの間の複数の通風路に冷却風が流れ込むようになっている。
そして、送風ファンの送風口と、ヒートシンクの複数の通風路に連通する通風口とが、互いに対向するようにするとともに、対向方向における送風ファンの送風口の投影形状とヒートシンクの通風口の投影形状の少なくとも一方が存在する投影面積よりも、チャンバーが大きな投影面積を有するようにしている。これにより、特許文献１の装置は、能力の小さな送風ファンでもシートシンクの通風口に流れる冷却風の風量を確保することで、ヒートシンクに搭載されている発熱した半導体素子の冷却を効率良く行うことができるとしている。

特開２００７−３２９２５３号公報

しかし、特許文献１の装置は、ヒートシンクの下面のみに冷却フィンが形成されているが、ヒートシンクの冷却能力を増大させるために下面を広くして冷却フィンの数を増やすと、大型の装置となり、製造コストが増大するおそれがある。
そして、冷却能力を増大させるために送風ファンの風量を増大させることが考えられるが、風量が増大した能力の大きな送風ファンを使用すると、消費電力や騒音が増大するおそれがある。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、小型の装置で冷媒供給装置の消費電力及び騒音の低減化を図ることにより、安価な冷却装置及びこれを備える電力変換装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一の実施形態に係る冷却装置は、発熱するトランスを含む複数の電子部品と、これら電子部品を制御する少なくとも１枚の基板と、内部ファンとが内蔵されている直方体形状の筐体を有する冷却装置であって、筐体の第一の側壁の外面に形成され、長手方向に延在して互いに平行な放熱用の複数の側壁フィンと、筐体の底部の底面に形成され、長手方向に延在して互いに平行な形成された放熱用の複数の底部フィンと、複数の側壁フィン及び複数の底部フィンを外側から覆い、複数の側壁フィンの間に側壁冷却流路を形成し、複数の底部フィンの間に底部冷却流路を形成するカバー部材と、第一の側壁と交差する方向を向く筐体の第二の側壁に装着されて第二の側壁との対向方向に流体導入室を画成し、流体導入室に側壁冷却流路及び底部冷却流路が連通するチャンバーと、チャンバーに外付けされて流体導入室に冷媒を供給する冷媒供給装置と、を備え、側壁フィン及び底部フィンを所定の形状にすることで、冷媒供給装置から側壁冷却流路及び底部冷却流路に流れる冷媒流量を調整するとともに、基板は筐体内に立ち上がった状態で配置され、内部ファンで発生した冷風を、トランスを含む複数の電子部品に循環させる風向板として機能するようにした。
また、本発明の一の実施形態に係る冷却装置は、風向板として機能する基板は、筐体内の第一の側壁と第一の側壁に対向している他の側壁との間で立ち上がり、基板の周囲に形成した冷風の循環流路に複数の電子部品が配置されており、トランスは、第一の側壁と基板との間の循環流路に配置され、内部ファンは、トランスと第二の側壁との間の循環流路に配置され、前記トランスに向けて冷風を発生するようにした。

本発明の一態様に係る冷却装置によると、第一の側壁と底部にフィン（側壁フィン、底部フィン）を形成したので、小型の筐体であっても冷却能力を増大させることができる。
また、本発明の一態様に係る冷却装置は、側壁フィンと底部フィンとを、他方と比較してフィン高さ及び隣り合うフィンのピッチの少なくとも一方を異なる値とすることで、側壁冷却流路及び底部冷却流路の冷媒流量を調整するようにした。
本発明の一態様に係る冷却装置によると、側壁フィン及び底部フィンを、フィン高さ及び隣り合うフィンのピッチの少なくとも一方を異なる値とすることで、側壁冷却流路及び底部冷却流路の冷媒流量を調整し、第一の側壁と底部の冷却能力を自由に変化させることができる。
また、本発明の一態様に係る冷却装置は、側壁フィンの長手方向に延在する本数と、底部フィンの長手方向に延在する本数とを異なる値とすることで、側壁冷却流路及び底部冷却流路の冷媒流量を調整するようにした。

本発明の一態様に係る冷却装置によると、側壁フィンの本数及び底部フィンの本数を異なる値とすることで、側壁冷却流路及び底部冷却流路の冷媒流量を調整し、第一の側壁と底部の冷却能力を自由に変化させることができる。
また、本発明の一態様に係る冷却装置は、発熱する電子部品が、筐体内部の第二の側壁の内面に接触して配置されている。

本発明の一態様に係る冷却装置によると、流体導入室を構成して冷媒に直接接触する第二の側壁は冷却体であり、この冷却体の内面に発熱する電子部品が接触しているので、発熱する電子部品を効率よく冷却することができる。
また、本発明の一態様に係る冷却装置は、冷媒が空気であり、冷媒供給装置が一台の送風ファンである。本発明の一態様に係る冷却装置によると、一台の送風ファンで側壁冷却流路及び底部冷却流路に冷却風を供給することができるので、製造コストの低減化を図ることができるとともに、送風ファンの消費電力及び騒音の低減化を図れる。
また、本発明の一態様に係る冷却装置は、冷媒が水であり、冷媒供給装置がポンプである。本発明の一態様に係る冷却装置によると、製造コストの低減化を図ることができる。
一方、本発明の一態様に係る電力変換装置は、発熱するトランスを含む複数の電子部品と、これら電子部品を制御する少なくとも１枚の基板と、内部ファンとが内蔵されている直方体形状の筐体を有する冷却装置を備え、交流電力を直流電力に電力変換する電力変換装置であり、上述した冷却装置を備えている。
本発明の一態様に係る電力変換装置によると、冷媒供給装置の消費電力及び騒音の低減化を図った小型で安価な電力変換装置を提供することができる。

本発明に係る冷却装置及びこれを備える電力変換装置は、第一の側壁と底部にフィンを形成したので、小型の筐体であっても冷却能力を増大させることができ、冷媒供給装置で側壁冷却流路及び底部冷却流路に冷却風を供給することができる。したがって、製造コストの低減化を図ることができるとともに、冷媒供給装置の消費電力及び騒音の低減化を図ることができる。

本発明に係る第１実施形態の冷却装置を備える電力変換装置の一実施形態の外観を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線での断面図である。 図２のＢ−Ｂ線での断面図である。 図３の要部拡大図である。 本発明に係る第１実施形態の電力変換装置の蓋体を取り外して内部を示した平面図である。 本発明に係る第１実施形態の制御部品を示す斜視図である。 内部ファンの駆動で発生するケース内の冷風流れのイメージを示す図である。 本発明に係る第２実施形態の冷却装置を備える電力変換装置のシステム構成を示す図である。 本発明に係る第２実施形態の電力変換装置の蓋体を取り外して内部を示した平面図である。 本発明に係る第２実施形態の電力変換装置の断面図である。 図１０のＣ−Ｃ線矢視図である。 図１０のＤ−Ｄ線矢視図である。

以下、本発明に係る冷却装置を備える電力変換装置の第１実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
図１に示すように、この電力変換装置１は、ＡＣ／ＤＣコンバータとして使用される装置であり、直方体形状の筐体２を有する。この筐体２には、その長尺方向の一方の側面に、冷媒供給装置としての送風ファン３が外付けされている。また、筐体２の長尺方向の他方の側面には、入力コネクタ４、制御コネクタ５、および出力コネクタ６が並列して設けられている。筐体２内には、後述する電力変換制御ユニットが内蔵されており、制御コネクタ５に制御信号を入力すると、入力コネクタ４に入力された商用電力が、電力変換制御ユニットにより交流から直流に変換されて出力コネクタ６から直流電力として出力されるようになっている。

詳しくは、直方体形状の筐体２は、図２に示すように、ケース７、チャンバー形成壁８、筐体カバー９および蓋体１０を備えて構成されている。
ケース７は、有底箱形状であって平面視が長方形をなしており、図５に示すように、長方形状の底部７ａと、この底部７ａの４辺から立ち上がる一対の短辺側壁７ｂ，７ｃ、及び一対の長辺側壁７ｄ，７ｅとを備えている。ケース７は、例えば熱伝導率の高いアルミニウムや、アルミニウム合金をダイカスト成形することで形成されている。
チャンバー形成壁８は、ケース７の長尺方向の一方に配置され、ケース７の一方の短辺側壁７ｂに当接する当接壁８ａと、ケース７の一方の短辺側壁７ｂに対向している対向壁８ｂとで構成されている。

筐体カバー９は、ケース７及びチャンバー形成壁８の一部を覆うように設けられている。蓋体１０は、ケース７及びチャンバー形成壁８の上部開口部を閉塞して筐体２の内部を密閉するように設けられている。
ここで、図３に示すように、ケース７の一方の長辺側壁７ｅには、その外側の下端から上部までの領域に、長尺方向に延在する複数の側壁フィン１２が形成されている。これら複数の側壁フィン１２は、長辺側壁７ｅの上下方向に所定間隔をあけて平行に形成されている。図４に示すように、各側壁フィン１２のフィン高さはＨ１に設定され、側壁フィン１２のピッチはＰ１に設定されている。なお、図５で示したように、ケース７の他方の長辺側壁７ｄの外側には、側壁フィンは形成されていない。

また、図３に示すように、ケース７の底部７ａにも、その下面の左端部から右側までの領域に、長尺方向に延在する複数の底部フィン１３が形成されている。これら複数の底部フィン１３は、底部７ａの短尺方向に所定間隔をあけて平行に形成されている。図４に示すように、各底部フィン１３のフィン高さは、側壁フィン１２のフィン高さＨ１よりも大きな値Ｈ２（Ｈ２＞Ｈ１）に設定されている。さらに、底部フィン１３のピッチは、側壁フィン１２のピッチＰ１よりも大きな値Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）に設定されている。
筐体カバー９は、上記側壁フィン１２および底部フィン１３を外側から覆うカバー部材となっており、図３及び図５に示すように、ケース７の底部７ａ及びチャンバー形成壁８の下部開口部を覆う長方形板状の底板９ａと、底板９ａの縁部から立ち上がってケース７の一対の長辺側壁７ｄ，７ｅ及びチャンバー形成壁８の側部を覆う一対の側板９ｂ，９ｃとで構成されている。

このように、筐体カバー９で覆われたケース７の底部７ａ及び一方の長辺側壁７ｅの外周に、図３に示すように、複数の側壁フィン１２の間の空間及び複数の底部フィン１３の間の空間が、ケース７の長手方向に延在する複数の流路２７，２８となっている。そして、上記蓋体１０が、ケース７及びチャンバー形成壁８の上部開口部を閉塞するようにケース７及びチャンバー形成壁８に固定されている。これにより、ケース７の一方の短辺側壁７ｂと、チャンバー形成壁８と、筐体カバー９と、蓋体１０とで囲まれた内方側の空間が流体導入室であるチャンバー１１として画成されている。
このチャンバー１１に、筐体カバー９とケース７の底部７ａ及び一方の長辺側壁７ｅの外周の間に形成した複数の流路２７，２８の長手方向の一端が連通し、これら流路２７，２８の他端は大気に連通している。チャンバー形成壁８の対向壁８ｂには送風導入口として開口部８ｃが形成されている。そして、この開口部８ｃの位置に、送風ファン３の送風口が対向するように送風ファン３が装着されており、この送風ファン３で発生した冷却空気がチャンバー１１に送り込まれるようになっている。

上記ケース７の内部には、電力変換制御ユニット及び内部ファン１４が収納されている。電力変換制御ユニットは、図５及び図６に示すように、ベース基板１５、入力側ノイズフィルタ部１６、第１リアクトル１７、第２リアクトル１８、電界コンデンサ群１９、トランス２０、出力側ノイズフィルタ部２１、複数の半導体デバイス（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）Ｄ１〜Ｄ１２、第１〜第３回路基板２３〜２５などの制御部品を有して構成されている。
ベース基板１５は、ケース７の底部７ａの平面形状より小さな長方形状をなし、一方の長辺側に切欠き１５ａを形成した部材である。ベース基板１５には、前述した入力コネクタ４、制御コネクタ５及び出力コネクタ６と接続する所定の配線パターン（不図示）が施されている。このベース基板１５は、切欠き部１５ａをケース７の一方の長辺側壁７ｅ側に向けながら、ケース７の底部７ａの上面に形成した支持台２６上にボルト締めで固定されている（図２参照）。

そして、ベース基板１５に、上記の入力側ノイズフィルタ部１６、第１リアクトル１７、第２リアクトル１８、電界コンデンサ群１９、出力側ノイズフィルタ部２１、半導体デバイスＤ１〜Ｄ１２及び第１〜第３回路基板２３〜２５が実装され、ベース基板１５の切欠き部１５ａの内側に配置したトランス２０がケース７の底部７ａに直に接触するように固定されているとともに、ベース基板１５上に内部ファン１４が配置されている。
具体的な制御部品及び内部ファン１４の配置について図５を参照して説明する。
半導体デバイスＤ１〜Ｄ６は、ベース基板１５の一方の短辺に沿って並び方向に所定間隔をあけて実装されている。これら半導体デバイスＤ１〜Ｄ６の位置は、チャンバー１１を画成しているケース７の一方の短辺側壁７ｂに直に接触するように実装されている。他の半導体デバイスＤ７〜Ｄ１２は、ベース基板１５の一方の長辺に沿って並び方向に所定間隔をあけて実装されている。これら半導体デバイスＤ７〜Ｄ１２の位置は、側壁フィン１２を形成しているケース７の一方の長辺側壁７ｅに直に接触するように実装されている。

また、第３回路基板２５は、ベース基板１５の短尺方向の中央位置において長尺方向に延在して立ち上がって実装されている。第２回路基板２４は、第３回路基板２５に平行に立ち上がりながらケース７の他方の短辺側壁７ｃに寄った位置で長尺方向に延在するようベース基板１５に実装されている。また、入力側ノイズフィルタ部１６、第１リアクトル１７、第２リアクトル１８、電界コンデンサ群１９は、第３回路基板２５とケース７の他方の長辺側壁７ｄとの間に位置するようにベース基板１５に実装されている。また、出力側ノイズフィルタ部２１は、第２回路基板２４とケース７の一方の長辺側壁７ｅの間に位置するようにベース基板１５に実装されている。

そして、内部ファン１４は、トランス２０、第３回路基板２５、ケース７の一方の短辺側壁７ｂ及び一方の長辺側壁７ｅとで囲まれたベース基板１５上に配置されている。内部ファン１４から送風することにより、トランス２０に向かう方向（図５の矢印方向）に冷却空気が送り込まれるようになっている。さらに、第２回路基板２３は、内部ファン１４とケース７の一方の長辺側壁７ｅの間に位置しており、内部ファン１４で発生した冷却空気をトランス２０に案内する風向機能を有してベース基板１５に実装されている。
なお、本発明に係る第一の側壁が一方の長辺側壁７ｅに対応し、本発明に係る第二の側壁が一方の短辺側壁７ｂに対応し、本発明に係るカバー部材が筐体カバー９に対応し、本発明に係る側壁冷却流路が流路２７に対応し、本発明に係る底部冷却流路が流路２８に対応し、本発明に係る第二の内面に接触して配置された発熱する電子部品が半導体デバイスＤ１〜Ｄ６に対応し、本発明に係る第一の内面に接触して配置された発熱する電子部品が半導体デバイスＤ７〜Ｄ１２に対応し、本発明に係る冷媒供給装置が送風ファン３に対応している。

次に、この第１実施形態の電力変換装置１の動作、冷却作用について説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、制御コネクタ５に制御信号を入力すると、入力コネクタ４に入力された商用電力が、ケース７内部に収納した電力変換制御ユニットにより交流から直流に変換され、出力コネクタ６から直流電力として出力される。この際、ケース７内のトランス２０や電力変換制御ユニット等の制御部品が発熱し、特に、半導体デバイスＤ１〜Ｄ１２、トランス２０、第１リアクトル、第２リアクトル、電界コンデンサ群１９の自己発熱が高くなる。
この電力変換装置１は、送風ファン３が駆動すると、外部から取り込んだ冷風がチャンバー１１に送り込まれる。チャンバー１１に送り込まれた冷風は、チャンバー１１に連通しているケース７の底部７ａ側に形成した複数の流路２８と、一方の長辺側壁７ｅ側に形成した複数の流路２７にそれぞれ入り込み、複数の側壁フィン１２および複数の底部フィン１３に沿って、長手方向の他端側（他方の短辺側壁７ｃ側）に向かって流れて外部に排出されていく。

ここで、チャンバー１１に送風ファン３から冷風が送り込まれると、ケース７の一方の短辺側壁７ｂの外壁に対して冷風が接触する部分の面積が増大するので、一方の短辺側壁７ｂが冷却体となる。また、チャンバー１１の冷風が底部７ａ側に形成した複数の流路２８に流れると、複数の底部フィン１３に対して冷風が接触する部分の面積が増大するので、底部７ａも冷却体となる。さらに、チャンバー１１の冷風が一方の長辺側壁７ｅ側に形成した複数の流路２７に流れると、複数の側壁フィン１２に対して冷風が接触する部分の面積が増大するので、一方の長辺側壁７ｅも冷却体となる。
本実施形態は、底部フィン１３のフィン高さＨ２を側壁フィン１２のフィン高さＨ１より大きな値とし、底部フィン１３の隣り合うフィンのピッチＰ２を側壁フィン１２の隣り合うフィンのピッチＰ１より大きな値に設定されているので、送風ファン３から送り込まれる冷風は、側壁フィン１２からなる流路２７と比較して、底部フィン１３からなる複数の流路２８の方が圧力損失が減少するので風量が増大する。これにより、一方の長辺側側壁７ｅに対して底部７ａの冷却効率が向上する。

そして、半導体デバイスＤ１〜Ｄ６は、冷却体となるケース７の一方の短辺側壁７ｂの内面に直に接触しているので、導体デバイスＤ１〜Ｄ６で発生した熱は、一方の短辺側壁７ｂに効率良く放熱されて確実に冷却される。
また、半導体デバイスＤ７〜Ｄ１２は、冷却体となるケース７の一方の長辺側壁７ｅに直に接触しているので、導体デバイスＤ７〜Ｄ１２で発生した熱は、一方の長辺側壁７ｅに効率良く放熱されて確実に冷却される。
また、トランス２０は、冷却体となるケース７の底部７ａに直に接触するように固定されているので、トランス２０で発生した熱は、底部７ａで効率良く放熱されて確実に冷却される。

そして、ベース基板１５上に配置した内部ファン１４が駆動すると、ベース基板１５の短尺方向の中央位置に立ち上がって実装されている第３回路基板２５及び第２回路基板２４が風向板として機能し、図７の破線の矢印で示すように、トランス２０、出力側ノイズフィルタ部２１、入力側ノイズフィルタ部１６、第１リアクトル、第２リアクトル、電界コンデンサ群１９の順で循環する冷風の流れが発生する。ケース７内部を循環する冷風は、冷却体であるケース７の一方の短辺側壁７ｂ及び一方の長辺側壁７ｅ、並びにケース７の底部７ａに接触して放熱されるので、第１リアクトル、第２リアクトル及び電界コンデンサ群１９の周囲を冷風が循環することで冷却効果が高められる。

次に、第１実施形態の効果について説明する。
本実施形態では、ケース７の一方の長辺側壁７ｅの外面に、長手方向に延在して互いに平行な複数の側壁フィン１２が形成され、底部７ａの底面に、長手方向に延在して互いに平行な複数の底部フィン１３が形成されており、従来の冷却装置と比較して、底部７ａの面積を広くせずに冷風が接触するフィンの数を増大させることができるので、小型の装置（筐体２）としながら冷却能力を増大させることができる。
また、複数の側壁フィン１２の間に形成した流路２７及び複数の底部フィン１３の間に形成した流路２８に一台の送風ファン３で冷風を供給しているので、装置構成を少なくして製造コストの低減化を図ることができる。

また、側壁フィン１２及び底部フィン１３を所定のフィン形状とすることで、流路２７及び流路２８に供給する冷却風量を調整し、一方の長辺側壁７ｅ及び底部７ａの冷却能力を自由に変化させることができる。
また、送風ファン３の能力を増大させずに、流路２７、２８に供給する冷却風量を調整することができるので、送風ファン３の消費電力及び騒音の低減化も図ることができる。
また、冷却体である一方の長辺側壁７ｅの内面に半導体デバイスＤ７〜Ｄ１２が直に接触しているので、導体デバイスＤ７〜Ｄ１２で発生した熱は一方の長辺側壁７ｅに効率良く放熱され、半導体デバイスＤ７〜Ｄ１２を確実に冷却することができる。
さらに、冷却体であるケース７の一方の短辺側壁７ｂに半導体デバイスＤ１〜Ｄ６が直に接触しているので、導体デバイスＤ１〜Ｄ６で発生した熱は一方の短辺側壁７ｂに効率良く放熱され、半導体デバイスＤ１〜Ｄ６を確実に冷却することができる。

なお、本実施形態では、底部フィン１３のフィン高さＨ２を側壁フィン１２のフィン高さＨ１より大きな値とし、底部フィン１３の隣り合うフィンのピッチＰ２を側壁フィン１２の隣り合うフィンのピッチＰ１より大きな値に設定し、一方の長辺側壁７ｅに対して底部７ａの冷却効率を高めるようにしたが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、フィン高さ及びフィンのピッチの一方を一定にし、他方を変化させて一方の長辺側壁７ｅに対して底部７ａの冷却効率を高めるようにしてもよく、所定のフィン形状を設定することで、底部７ａに対して一方の長辺側壁７ｅの冷却効率を高めるようにしてもよい。
さらに、底部フィン１３及び側壁フィン１２のフィン形状を一定とし、フィンの本数を変化させることで、一方の長辺側壁７ｅ及び底部７ａの冷却能力を変化させるようにしてもよい。

ここで、上述した第１実施形態では冷媒として空気を用い、冷媒供給装置として送風ファン３を設けた例で説明したが、本発明はこれに限らず、図８から図１２で示す第２実施形態の冷却装置を備える電力変換装置としてもよい。
図８から図１２で示す第２実施形態の電力変換装置は、冷媒として水を用い、冷媒供給装置としてポンプを設けたものである。なお、図１から図７で示した第１実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
この第２実施形態の電力変換装置１は、図８に示すように、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるバッテリーを充電する用途に用いられ、冷却水を循環させるために、熱交換器５０、リザーバタンク６０及びポンプ７０を供えている。
電力変換装置１には、冷却水供給口４１と冷却水排出口４２とが筐体２の外部に設けられている。

冷却水排出口４２は、排出用配管４３を介して熱交換器５０に接続されている。熱交換器５０は、車両に搭載された空冷ラジエータ等を適用することができる。冷却水供給口４１は、供給用配管４６を介してポンプ７０に接続されている。
熱交換器５０とポンプ７０との間には、冷却水を貯留するリザーバタンク６０が設けられ、リザーバタンク６０は、配管４４，４５を介して熱交換器５０とポンプ７０との間に接続されている。
本実施形態は、リザーバタンク６０に貯留された冷却水がポンプ７０で加圧されると、冷却水供給口４１から電力変換装置１に冷却水が供給される。そして、電力変換装置１の内部で昇温した冷却水は、冷却水排出口４２から排出されて熱交換器５０に導入される。昇温した冷却水は、熱交換器５０で冷却風と熱交換して冷却され、再びリザーバタンク６０に貯留されるというサイクルにより、電力変換装置１の内部を冷却するようになっている。

本実施形態の電力変換装置１は、冷媒として水（冷却水）を使用しているのでチャンバー１１の画成空間及びチャンバー１１に連通する側壁フィン１２と底部フィン１３を囲む空間（以下、冷却室と称する）は、周囲が確実に液封され、チャンバー１１及び冷却室からの冷却水の漏れが防止されている。
すなわち、図９から図１２に示すように、本実施形態の筐体カバー９とチャンバー形成壁８に対応する部分が一体形成されている。この筐体カバー９とチャンバー形成壁８は、例えば熱伝導率の高いアルミニウム、アルミニウム合金をダイカスト成形することで一体形成される。但し、パッキン等により確実に液封されていれば、筐体カバー９とチャンバー形成壁８は、別体構造で構成してもよい。

筐体２の上部を覆う蓋体１０は着脱可能であるが、筐体カバー９及びチャンバー形成壁８の上端面と蓋体１０の裏面との間は、相互の接合面間にパッキンが介装されている。すなわち、図１０に示すように、筐体カバー９及びチャンバー形成壁８の上端には、フランジ部８ｇ，９ｇが形成されている。そして、フランジ部８ｇ，９ｇの上面及び筐体カバー９及びチャンバー形成壁８の上端面に、上部開口を囲繞するように液体パッキン１０ｐが塗布されており、蓋体１０をねじ等の固定部材でフランジ部８ｇ，９ｇに固定することで、チャンバー１１及び冷却室の上部開口が液封され、蓋体１０の裏面部分から冷却水が漏れるのを防止している。

また、本実施形態は、図１１に示すように、コネクタ４，５，６のレイアウトを長辺側壁７ｄ寄りの位置に移動し、長辺側壁７ｅ寄りの短辺側壁７ｃに対向する箇所に、略Ｌ字形状の第２チャンバー１１ｂ（図１１に示す間壁９ｄ，９ｅ，９ｆ，底板９ａ、側板９ｂと、図１０で示す短辺側壁７ｃに対向する第２対向壁９ｈと、蓋体１０で画成される空間）を設けており、この第２チャンバー１１ｂも密閉構造とされている。
そして、供給用配管４６を介してポンプ７０に接続している冷却水供給口４１は、図９及び図１０に示すように、チャンバー１１に連通するように対向壁８ｂに形成されている。また、排出用配管４３を介して熱交換器５０に接続している冷却水排出口４２は、図９及び図１０に示すように、第２チャンバー１１ｂに連通するように第２対向壁９ｈに形成されている。

ここで、本実施形態は、第１実施形態と同様に、ケース７の一方の長辺側壁７ｅの外側の下端から上部までの領域に、長尺方向に延在する複数の側壁フィン１２が形成されているとともに、ケース７の底部７ａの下面の左端部から右側までの領域に、長尺方向に延在する複数の底部フィン１３が形成されている。
すなわち、図１１及び図１２に示すように、複数の側壁フィン１２は、長辺側壁７ｅの上下方向に所定間隔をあけて平行に形成されている。そして、本実施形態も、図４で示したように、各側壁フィン１２のフィン高さはＨ１に設定され、側壁フィン１２のピッチはＰ１に設定されている。

また、複数の底部フィン１３は、底部７ａの短尺方向に所定間隔をあけて平行に形成されている。そして、本実施形態も、図４で示したように、各底部フィン１３のフィン高さは、側壁フィン１２のフィン高さＨ１よりも大きな値Ｈ２（Ｈ２＞Ｈ１）に設定されている。さらに、底部フィン１３のピッチは、側壁フィン１２のピッチＰ１よりも大きな値Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）に設定されている。
なお、本発明に係る冷媒供給装置がポンプ７０に対応している。
本実施形態の電力変換装置１は、ポンプ７０から冷却水供給口４１を通過してチャンバー１１に導入された冷却水が、チャンバー１１に連通しているケース７の底部７ａ側に形成した複数の流路２８と、一方の長辺側壁７ｅ側に形成した複数の流路２７にそれぞれ入り込み、複数の側壁フィン１２及び複数の底部フィン１３に沿って、長手方向の他端側の第３チャンバーに向かって流れ、冷却水排出口４２を通過して熱交換器５０に排出されていく。

ここで、チャンバー１１に冷却水が導入されると、ケース７の一方の短辺側壁７ｂの外壁に対して冷却水が接触する部分の面積が増大するので、一方の短辺側壁７ｂが冷却体となる。また、チャンバー１１の冷却水が底部７ａ側に形成した複数の流路２８に流れると、複数の底部フィン１３に対して冷却水が接触する部分の面積が増大するので、底部７ａも冷却体となる。さらに、チャンバー１１の冷却水が一方の長辺側壁７ｅ側に形成した複数の流路２７に流れると、複数の側壁フィン１２に対して冷却水が接触する部分の面積が増大するので、一方の長辺側壁７ｅも冷却体となる。
また、本実施形態も、底部フィン１３のフィン高さＨ２を側壁フィン１２のフィン高さＨ１より大きな値とし、底部フィン１３の隣り合うフィンのピッチＰ２を側壁フィン１２の隣り合うフィンのピッチＰ１より大きな値に設定されているので、ポンプ７０から導入された冷却水は、側壁フィン１２からなる流路２７と比較して、底部フィン１３からなる複数の流路２８の方が、圧力損失が減少するので冷却水量が増大する。これにより、一方の長辺側側壁７ｅに対して底部７ａの冷却効率が向上する。

そして、半導体デバイスＤ１〜Ｄ６は、冷却体となるケース７の一方の短辺側壁７ｂの内面に直に接触しているので、導体デバイスＤ１〜Ｄ６で発生した熱は、一方の短辺側壁７ｂに効率良く放熱されて確実に冷却される。
また、半導体デバイスＤ７〜Ｄ１２は、冷却体となるケース７の一方の長辺側壁７ｅに直に接触しているので、導体デバイスＤ７〜Ｄ１２で発生した熱は、一方の長辺側壁７ｅに効率良く放熱されて確実に冷却される。
また、トランス２０は、冷却体となるケース７の底部７ａに直に接触するように固定されているので、トランス２０で発生した熱は、底部７ａで効率良く放熱されて確実に冷却される。

次に、この第２実施形態の特有の効果について説明する。
本実施形態では、ケース７の一方の長辺側壁７ｅの外面に、長手方向に延在して互いに平行な複数の側壁フィン１２が形成され、底部７ａの底面に、長手方向に延在して互いに平行な複数の底部フィン１３が形成されており、従来の冷却装置と比較して、底部７ａの面積を広くせずに冷却水が接触するフィンの数を増大させることができるので、小型の装置（筐体２）としながら冷却能力を増大させることができる。
また、側壁フィン１２及び底部フィン１３を所定のフィン形状とすることで、流路２７及び流路２８に供給する冷却水の水量を調整し、一方の長辺側壁７ｅ及び底部７ａの冷却能力を自由に変化させることができる。
また、ポンプ７０の吐出能力を増大させずに、流路２７、２８に供給する冷却水量を調整することができるので、ポンプ７０の消費電力及び騒音の低減化も図ることができる。

以上のように、本発明に係る冷却装置及びこれを備えた電力変換装置は、小型の装置で冷媒供給装置の消費電力及び騒音の低減化を図るのに有用である。

１…電力変換装置、２…筐体、３…送風ファン、４…入力コネクタ、５…制御コネクタ、６…出力コネクタ、７…ケース、７ａ…底部、７ｂ…短辺側壁、７ｃ…短辺側壁、７ｄ…長辺側壁、７ｅ…長辺側壁、８…チャンバー形成壁、８ａ…当接壁、８ｂ…対向壁、８ｃ…開口部、８ｇ，９ｇ…フランジ部、９…筐体カバー、９ａ…底板、９ｂ，９ｃ…側板、９ｄ，９ｅ，９ｆ…間壁、９ｈ…第２対向壁、１０…蓋体、１０ｐ…液体パッキン、１１…チャンバー、１１ｂ…第２チャンバー、１２…側壁フィン、１３…底部フィン、１４…内部ファン、１５…ベース基板、１５ａ…切欠き部、１６…入力側ノイズフィルタ部、１７…第１リアクトル、１８…第２リアクトル、１９…電界コンデンサ群、２０…トランス、２１…出力側ノイズフィルタ部、２３…第１回路基板、２４…第２回路基板、２５…第３回路基板、２６…支持台、２７，２８…流路、４１…冷却水供給口、４２…冷却水排出口、４３…排出用配管、４４，４５…配管、５０…熱交換器、６０…リザーバタンク、７０…ポンプ、Ｄ１〜Ｄ１２…半導体デバイス

Claims (8)

1. 発熱するトランスを含む複数の電子部品と、これら電子部品を制御する少なくとも１枚の基板と、内部ファンとが内蔵されている直方体形状の筐体を有する冷却装置であって、
   前記筐体の第一の側壁の外面に形成され、長手方向に延在して互いに平行な放熱用の複数の側壁フィンと、
   前記筐体の底部の底面に形成され、長手方向に延在して互いに平行な形成された放熱用の複数の底部フィンと、
   前記複数の側壁フィン及び前記複数の底部フィンを外側から覆い、前記複数の側壁フィンの間に側壁冷却流路を形成し、前記複数の底部フィンの間に底部冷却流路を形成するカバー部材と、
   前記第一の側壁と交差する方向を向く前記筐体の第二の側壁に装着されて当該第二の側壁との対向方向に流体導入室を画成し、当該流体導入室に前記側壁冷却流路及び前記底部冷却流路が連通するチャンバーと、
   前記チャンバーに外付けされて前記流体導入室に冷媒を供給する冷媒供給装置と、を備え、
   前記側壁フィン及び前記底部フィンを所定の形状にすることで、前記冷媒供給装置から前記側壁冷却流路及び前記底部冷却流路に流れる冷媒流量を調整するとともに、
   前記基板は前記筐体内に立ち上がった状態で配置され、前記内部ファンで発生した冷風を、前記トランスを含む複数の電子部品に循環させる風向板として機能することを特徴とする冷却装置。
2. 前記風向板として機能する前記基板は、前記筐体内の前記第一の側壁と当該第一の側壁に対向している他の側壁との間で立ち上がり、
   前記基板の周囲に形成した前記冷風の循環流路に複数の電子部品が配置されており、
   前記トランスは、前記第一の側壁と前記基板との間の前記循環流路に配置され、
   前記内部ファンは、前記トランスと前記第二の側壁との間の前記循環流路に配置され、前記トランスに向けて冷風を発生することを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
3. 前記側壁フィンと前記底部フィンとを、他方と比較してフィン高さ及び隣り合うフィンのピッチの少なくとも一方を異なる値とすることで、前記側壁冷却流路及び前記底部冷却流路の冷媒流量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
4. 前記側壁フィンの長手方向に延在する本数と、前記底部フィンの長手方向に延在する本数とを異なる値とすることで、前記側壁冷却流路及び前記底部冷却流路の冷媒流量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
5. 前記発熱する電子部品が、前記筐体内部の前記第二の側壁の内面に接触して配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
6. 前記冷媒が空気であり、前記冷媒供給装置が一台の送風ファンであることを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
7. 前記冷媒が水であり、前記冷媒供給装置がポンプであることを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
8. 発熱するトランスを含む複数の電子部品と、これら電子部品を制御する少なくとも１枚の基板と、内部ファンとが内蔵されている直方体形状の筐体を有する冷却装置を備え、交流電力を直流電力に電力変換する電力変換装置において、
   前記冷却装置として、請求項１乃至７の何れか一項に記載の冷却装置を備えていることを特徴とする電力変換装置。

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