JP7120481B1 - 冷却器及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置を効率よく冷却する。【解決手段】冷却器１００は、Ｙ方向に延在する本体部１２０を備え、本体部１２０は、半導体モジュール２００が配置される外面ＯＦａ、及び、外面ＯＦａとは反対側の内面ＩＦａを含む外壁１２２ａと、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒が流入する流入路ＦＰ１と、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒を流出させる流出路ＦＰ２と、内面ＩＦａを壁面の一部とする複数の冷却流路ＦＰ３と、内面ＩＦａに垂直なＺ方向に外壁１２２ａから間隔を空けて配置され、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切る隔壁１２４ａと、冷却流路ＦＰ３と流入路ＦＰ１との連通部分に設けられる絞り部を備え、複数の冷却流路ＦＰ３は、外面ＯＦａに垂直なＺ方向において、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と外壁１２２ａとの間に位置し、各冷却流路ＦＰ３は、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とをＹ方向に交差するＸ方向に連通する。【選択図】図３

Description

本発明は、冷却器及び半導体装置に関する。

スイッチング素子等の発熱デバイスを含む半導体装置を冷却水等の冷媒を用いて冷却する方法が知られている。例えば、特許文献１には、発熱デバイスに対して熱的に結合された熱伝達プレートを冷却流体を用いて冷却することにより、発熱デバイスを冷却する構成が開示されている。また、例えば、特許文献２には、発熱源である半導体チップを含む半導体パッケージの過渡熱を測定する装置として、半導体パッケージを外部冷却する外部冷却機構を含む装置が開示されている。外部冷却機構は、例えば、半導体パッケージの下面を形成するヒートスプレッダを液体冷媒により冷却する。

特開２０２０－０７３８４５号公報 特開２０２１－０２７０９７号公報

半導体装置を冷却する冷却器では、半導体装置を効率よく冷却することが求められている。以上の事情を考慮して、本発明のひとつの態様は、半導体装置を効率よく冷却する冷却器を提供することを目的のひとつとする。

本発明の好適な態様に係る冷却器は、第１方向に延在する冷却本体部を備え、前記冷却本体部は、発熱体が配置される第１面、及び、前記第１面とは反対側の第２面を含む冷却壁と、前記第１方向に延在し、一端から冷媒が流入する第１流路と、前記第１方向に延在し、一端から前記冷媒を流出させる第２流路と、前記第２面を壁面の一部とする複数の冷却流路と、前記第１面に垂直な第３方向に前記冷却壁から間隔を空けて配置され、前記第１流路と前記複数の冷却流路とを仕切り、かつ、前記第２流路と前記複数の冷却流路とを仕切る隔壁と、前記複数の冷却流路のうちの第１の冷却流路と前記第１流路との連通部分に設けられる第１絞り部と、を備え、前記複数の冷却流路は、前記第１方向に配列され、かつ、前記第１方向に交差する第２方向に延在し、前記第３方向において、前記第１流路及び前記第２流路と、前記冷却壁との間に位置し、前記複数の冷却流路の各々は、前記第１流路と前記第２流路とを前記第２方向に連通する。

本発明の好適な他の態様に係る冷却器は、第１方向に延在する冷却本体部を備え、前記冷却本体部は、発熱体が配置される第１面、及び、前記第１面とは反対側の第２面を含む冷却壁と、前記第１方向に延在し、一端から冷媒が流入する第１流路と、前記第１方向に延在し、一端から前記冷媒を流出させる第２流路と、前記第２面を壁面の一部とする複数の冷却流路と、前記第１面に垂直な第３方向に前記冷却壁から間隔を空けて配置され、前記第１流路と前記複数の冷却流路とを仕切り、かつ、前記第２流路と前記複数の冷却流路とを仕切る隔壁と、前記複数の冷却流路のうちの第１の冷却流路に設けられる第２絞り部と、を備え、前記複数の冷却流路は、前記第１方向に配列され、かつ、前記第１方向に交差する第２方向に延在し、前記第３方向において、前記第１流路及び前記第２流路と、前記冷却壁との間に位置し、前記複数の冷却流路の各々は、前記第１流路と前記第２流路とを前記第２方向に連通する。

本発明の好適な態様に係る半導体装置は、上述の冷却器を備える。

第１実施形態に係る電力変換装置の要部を模式的に示す分解斜視図である。 図１に示されたヘッド部を説明するための説明図である。 図１に示された本体部を説明するための説明図である。 図３に示されたノズルの配置の一例を示す平面図である。 図１に示された本体部を説明するための別の説明図である。 対比例に係る電力変換装置の一例を説明するための説明図である。 電力変換装置全体の概略的な内部構造の一例を示す斜視図である。 第２実施形態に係る電力変換装置の一例を説明するための説明図である。 第３実施形態に係る電力変換装置の一例を説明するための説明図である。 図９に示された冷却器の作用を説明するための説明図である。 第４実施形態に係る電力変換装置の一例を説明するための説明図である。 第１変形例に係る電力変換装置の一例を説明するための説明図である。 第２変形例に係る電力変換装置の一例を説明するための説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

Ａ．実施形態
以下、本発明の実施形態を説明する。先ず、図１を参照しながら、第１実施形態に係る電力変換装置１０の概要の一例について説明する。

Ａ１：第１実施形態

図１は、第１実施形態に係る電力変換装置１０の要部を模式的に示す分解斜視図である。

なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する３軸の直交座標系を導入する。以下では、Ｘ軸の矢印の指す方向は＋Ｘ方向と称され、＋Ｘ方向の反対方向は－Ｘ方向と称される。Ｙ軸の矢印の指す方向は＋Ｙ方向と称され、＋Ｙ方向の反対方向は－Ｙ方向と称される。また、Ｚ軸の矢印の指す方向は＋Ｚ方向と称され、＋Ｚ方向の反対方向は－Ｚ方向と称される。以下では、＋Ｙ方向及び－Ｙ方向を特に区別することなく、Ｙ方向と称し、＋Ｘ方向及び－Ｘ方向を、特に区別することなく、Ｘ方向と称する場合がある。また、＋Ｚ方向及び－Ｚ方向を、特に区別することなく、Ｚ方向と称する場合がある。

＋Ｙ方向及び－Ｙ方向の各々は、「第１方向」の一例であり、＋Ｘ方向及び－Ｘ方向の各々は、「第２方向」の一例であり、＋Ｚ方向及び－Ｚ方向の各々は、「第３方向」の一例である。また、以下では、特定の方向から対象物をみることを、平面視と称する場合がある。

電力変換装置１０としては、例えば、インバータ及びコンバータ等の任意のパワー半導体装置を採用することができる。なお、電力変換装置１０は、「半導体装置」の一例である。本実施形態では、電力変換装置１０として、電力変換装置１０に入力される直流電力を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の交流電力に変換するパワー半導体装置を想定する。

例えば、電力変換装置１０は、直流電力を交流電力に変換する３つの半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗと、半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗを冷却する冷却器１００とを有する。半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗは、「発熱体」の一例である。

半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗの各々は、例えば、スイッチング素子等のパワー半導体素子を含むパワー半導体チップ（例えば、図３に示される半導体チップＣＨ１及びＣＨ２等）を樹脂ケースに収容したパワー半導体モジュールである。スイッチング素子としては、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）及びＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等が該当する。

半導体モジュール２００ｕは、例えば、入力端子２０２ｕ及び２０４ｕと、出力端子２０６ｕと、複数の制御端子２０８ｕとを有する。例えば、半導体モジュール２００ｕは、入力端子２０２ｕ及び２０４ｕに入力される直流電力を３相の交流電力のうちのＵ相の交流電力に変換し、Ｕ相の交流電力を出力端子２０６ｕから出力する。例えば、入力端子２０２ｕの電位は、入力端子２０４ｕの電位よりも高い。また、複数の制御端子２０８ｕには、半導体モジュール２００ｕが有するスイッチング素子等の動作を制御するための制御信号が入力される。

半導体モジュール２００ｖ及び２００ｗの各々は、３相の交流電力のうちのＶ相又はＷ相の交流電力を出力することを除いて、半導体モジュール２００ｕと同様である。例えば、半導体モジュール２００ｖは、入力端子２０２ｖ及び２０４ｖと出力端子２０６ｖと複数の制御端子２０８ｖとを有し、Ｖ相の交流電力を出力端子２０６ｖから出力する。また、例えば、半導体モジュール２００ｗは、入力端子２０２ｗ及び２０４ｗと出力端子２０６ｗと複数の制御端子２０８ｗとを有し、Ｗ相の交流電力を出力端子２０６ｗから出力する。

以下では、半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗを、半導体モジュール２００と総称する場合がある。また、入力端子２０２ｕ、２０２ｖ及び２０２ｗを入力端子２０２と総称し、入力端子２０４ｕ、２０４ｖ及び２０４ｗを入力端子２０４と総称し、出力端子２０６ｕ、２０６ｖ及び２０６ｗを出力端子２０６と総称する場合がある。

冷却器１００は、Ｙ方向に延在する本体部１２０と、本体部１２０に冷媒を供給する供給管１６０と、本体部１２０から冷媒を排出する排出管１６２と、供給管１６０及び排出管１６２と本体部１２０とを接続するヘッド部１４０とを有する。なお、図１の破線の矢印は、冷媒の流れの一例を示す。本実施形態では、冷媒が水等の液体である場合を想定する。

本体部１２０は、「冷却本体部」の一例である。図１では、本体部１２０の概要を説明する。本体部１２０の詳細については、後述の図３、図４及び図５において説明される。また、ヘッド部１４０については、後述の図２において説明される。

本体部１２０は、例えば、Ｙ方向に延在する直方体に形成された中空の構造体である。例えば、本体部１２０は、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒が流入する流入路ＦＰ１と、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒を流出させる流出路ＦＰ２と、複数の冷却流路ＦＰ３とを有する。なお、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２の各々の他端（＋Ｙ方向の端部）は、外壁１２２ｅにより画定される。流入路ＦＰ１は、「第１流路」の一例であり、流出路ＦＰ２は、「第２流路」の一例である。

また、本体部１２０は、半導体モジュール２００が配置される外壁１２２ａを有する。外壁１２２ａは、半導体モジュール２００が配置される外面ＯＦａ、及び、外面ＯＦａとは反対側の内面ＩＦａを含む。内面ＩＦａは、複数の冷却流路ＦＰ３の壁面の一部である。なお、外壁１２２ａは、「冷却壁」の一例であり、外面ＯＦａは、「第１面」の一例であり、内面ＩＦａは、「第２面」の一例である。

複数の冷却流路ＦＰ３は、Ｙ方向に配列され、かつ、Ｙ方向に交差するＸ方向に延在する。複数の冷却流路ＦＰ３の各々の一端及び他端は、外壁１２２ｃ及び１２２ｄによりそれぞれ画定される。また、例えば、本体部１２０は、Ｙ方向に配列され、かつ、Ｘ方向に延在する複数の隔壁１２４ｃを有する。複数の冷却流路ＦＰ３のうちの互いに隣接する２つの冷却流路ＦＰ３は、当該２つの冷却流路ＦＰ３の間に位置する隔壁１２４ｃにより、互いに仕切られる。

なお、図１では、冷媒の流れを分かり易くするために、複数の隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａから離して記載されているが、本実施形態では、図５に示されるように、複数の隔壁１２４ｃが外壁１２２ａと一体に形成される場合を想定する。なお、隔壁１２４ｃの数は複数に限定されない。例えば、冷却流路ＦＰ３の数が２つの場合、隔壁１２４ｃの数は１つでもよい。

また、複数の冷却流路ＦＰ３は、外面ＯＦａに垂直なＺ方向において、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と、外壁１２２ａとの間に位置する。そして、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とをＸ方向に連通する。

冷却器１００は、外壁１２２ａの内面ＩＦａを壁面の一部とする複数の冷却流路ＦＰ３を流れる冷媒により、外壁１２２ａの外面ＯＦａに配置された半導体モジュール２００を冷却する。例えば、半導体モジュール２００に発生した熱は、外壁１２２ａを介して冷媒に放熱される。

ここで、本体部１２０は、熱伝導性に優れる材料で形成される。本体部１２０の具体的な構成材料としては、例えば、銅、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金等の金属が挙げられる。また、ヘッド部１４０、供給管１６０及び排出管１６２は、例えば、本体部１２０と同一材料で形成される。すなわち、ヘッド部１４０、供給管１６０及び排出管１６２の具体的な構成材料としては、例えば、銅、アルミニウム又はこれらのいずれかの合金等の金属が挙げられる。なお、ヘッド部１４０、供給管１６０及び排出管１６２の一部又は全部は、本体部１２０と異なる材料で形成されてもよい。

なお、本体部１２０の形状は、Ｙ方向に延在する直方体に限定されない。例えば、－Ｙ方向からの平面視における本体部１２０の形状は、曲線を有する形状でもよい。すなわち、外壁１２２ｃ及び１２２ｄは、湾曲していてもよい。

次に、図２を参照しながら、ヘッド部１４０について説明する。

図２は、図１に示されたヘッド部１４０を説明するための説明図である。なお、図２の第１平面図は、＋Ｚ方向から平面視した冷却器１００及び半導体モジュール２００の平面図であり、第２平面図は、－Ｙ方向から平面視した冷却器１００及び半導体モジュール２００の平面図である。また、図２のＡ１－Ａ２断面図は、第１平面図におけるＡ１－Ａ２線に沿う冷却器１００の断面図である。なお、図２では、図を見やすくするために、入力端子２０２ｕ等の符号の記載が省略されている。図２以降の図においても、入力端子２０２ｕ等の符号の記載は適宜省略される。

ヘッド部１４０は、例えば、流入路ＦＰ１と連通する開口、流出路ＦＰ２と連通する開口、供給口Ｈｉ及び排出口Ｈｏを有する中空の直方体である。

供給口Ｈｉ及び排出口Ｈｏは、第２平面図に示されるように、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１４２ｅを貫通する孔である。なお、「略平行」等は、誤差を含む概念である。例えば、「略平行」とは、設計上平行であればよい。外壁１４２ｅには、供給管１６０及び排出管１６２が接続される。例えば、供給管１６０は、供給管１６０内の流路が供給口Ｈｉと連通するように、外壁１４２ｅに接続され、排出管１６２は、排出管１６２内の流路が排出口Ｈｏと連通するように、外壁１４２ｅに接続される。

また、Ａ１－Ａ２断面図に示されるように、ヘッド部１４０は、外壁１４２ｅの他に、Ｘ－Ｙ平面に略平行な外壁１４２ａ及び１４２ｂと、Ｙ－Ｚ平面に略平行な外壁１４２ｃ及び１４２ｄと、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１４２ｆ及び１４２ｇとを有する。さらに、ヘッド部１４０は、Ｙ－Ｚ平面に略平行な隔壁１４４を有する。

外壁１４２ｆ及び１４２ｇは、例えば、外壁１４２ｅから＋Ｙ方向に離れて配置され、本体部１２０の外壁１２２ｃ及び１２２ｄにそれぞれ接続される。そして、供給口Ｈｉから流入路ＦＰ１までの流路と、流出路ＦＰ２から排出口Ｈｏまでの流路とを仕切る隔壁１４４が、Ｘ方向において本体部１２０の外壁１２２ｃ及び１２２ｄ間に配置される。例えば、隔壁１４４は、外壁１４２ａ及び１４２ｂと、本体部１２０の複数の隔壁１２４ｃのうち最もヘッド部１４０に近い隔壁１２４ｃと、本体部１２０の隔壁１２４ａと、図３において後述する本体部１２０の隔壁１２４ｂとに接続される。

なお、ヘッド部１４０の形状は、図２に示される形状に限定されない。例えば、－Ｙ方向からの平面視におけるヘッド部１４０の形状は、曲線を有する形状でもよい。すなわち、外壁１４２ｃ及び１４２ｄは、湾曲していてもよい。

次に、図３、図４及び図５を参照しながら、本体部１２０について説明する。

図３は、図１に示された本体部１２０を説明するための説明図である。なお、図３は、図２の第１平面図に示されたＢ１－Ｂ２線に沿う電力変換装置１０の断面図である。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。また、半導体モジュール２００の断面図では、半導体モジュール２００に含まれる半導体チップＣＨ１及びＣＨ２以外の要素の記載が省略されている。図３以降に示される半導体モジュール２００の断面図においても、半導体モジュール２００に含まれる半導体チップＣＨ１及びＣＨ２以外の要素の記載が省略される。

各半導体モジュール２００は、発熱源となる半導体チップＣＨ１及びＣＨ２を有する。半導体チップＣＨ１及びＣＨ２は、例えば、スイッチング素子等のパワー半導体素子を含むパワー半導体チップである。

本体部１２０は、図１において説明された外壁１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ及び１２２ｅと隔壁１２４ｃとの他に、隔壁１２４ａ及び１２４ｂを有する。さらに、本体部１２０は、複数の冷却流路と１対１に対応する複数の取付板ＰＬと、複数の取付板ＰＬの各々に取り付けられる複数のノズルＮとを有する。隔壁１２４ａは、「隔壁」の一例である。

隔壁１２４ａは、外壁１２２ａ及び１２２ｂ間に配置される。すなわち、隔壁１２４ａは、外壁１２２ａから－Ｚ方向に間隔を空けて配置される。本実施形態では、隔壁１２４ａが、外壁１２２ａと略平行である場合を想定する。例えば、隔壁１２４ａの面のうち、外壁１２２ａの内面ＩＦａに対向する面ＳＦａ１０は、外壁１２２ａの内面ＩＦａと略平行である。なお、隔壁１２４ａの面ＳＦａ１０は、外壁１２２ａの内面ＩＦａと平行でなくてもよい。例えば、隔壁１２４ａの面ＳＦａ１０は、面ＳＦａ１０の－Ｘ方向の縁部が外壁１２２ａに近づくように、傾斜していてもよい。

外壁１２２ａ及び１２２ｂ間に配置された隔壁１２４ａは、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切り、かつ、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切る。本実施形態では、例えば、隔壁１２４ａの＋Ｘ方向の縁部は、外壁１２２ｃの内面ＩＦｃに接続され、隔壁１２４ａの－Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間には、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。

なお、隔壁１２４ａのうち、隔壁１２４ａの＋Ｘ方向の縁部と後述する隔壁１２４ｂとの間の部分には、隔壁１２４ａを貫通する複数の貫通孔Ｈｔが形成されている。複数の貫通孔Ｈｔの各々には、当該貫通孔Ｈｔを塞ぐように、取付板ＰＬが取り付けられる。また、取付板ＰＬには、Ｚ方向に沿って延在し、冷媒を流入路ＦＰ１から冷却流路ＦＰ３に流す複数のノズルＮが取り付けられている。本実施形態では、＋Ｚ方向からの平面視において、複数のノズルＮは、発熱源である半導体チップＣＨ１と重なる。なお、複数のノズルＮは、「第１絞り部」の一例である。また、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々と流入路ＦＰ１との連通部分に複数のノズルＮが設けられる場合を想定する。従って、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、「第１の冷却流路」の一例である。

隔壁１２４ｂは、外壁１２２ｃ及び１２２ｄ間に配置され、隔壁１２４ａ及び外壁１２２ｂに接続される。隔壁１２４ｂは、例えば、Ｙ－Ｚ平面に略平行な壁であり、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とを仕切る。例えば、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ１は、隔壁１２４ｂの面のうち、外壁１２２ｃの内面ＩＦｃに対向する面であり、外壁１２２ｃの内面ＩＦｃと略平行である。また、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ２は、隔壁１２４ｂの面のうち、外壁１２２ｄの内面ＩＦｄに対向する面であり、外壁１２２ｄの内面ＩＦｄと略平行である。

例えば、隔壁１２４ａの面ＳＦａ１１と、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ１と、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂ１とは、流入路ＦＰ１の壁面の一部である。また、隔壁１２４ａの面ＳＦａ１２と、隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ２と、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂ２とは、流出路ＦＰ２の壁面の一部である。なお、隔壁１２４ａの面ＳＦａ１１は、面ＳＦａ１０の反対側の面のうち、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分であり、隔壁１２４ａの面ＳＦａ１２は、面ＳＦａ１０の反対側の面のうち、隔壁１２４ｂよりも－Ｘ方向の部分である。また、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂ１は、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂのうち、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分であり、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂ２は、外壁１２２ｂの内面ＩＦｂのうち、隔壁１２４ｂよりも－Ｘ方向の部分である。

流入路ＦＰ１に流入した冷媒は、複数のノズルＮを通り、複数の冷却流路ＦＰ３に流入する。そして、複数の冷却流路ＦＰ３に流入した冷媒は、隔壁１２４ａの－Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間を通り、流出路ＦＰ２に流入する。すなわち、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、一端で流入路ＦＰ１に連通し、他端で流出路ＦＰ２に連通する。

隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａに略垂直な壁であり、Ｘ方向に延在する。例えば、隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａと外壁１２２ａとの間に配置され、外壁１２２ａ、１２２ｃ及び１２２ｄと隔壁１２４ａとに接続される。すなわち、本実施形態では、隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａと外壁１２２ａとの両方に接続されている。なお、隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａと外壁１２２ａとのうちの一方のみに接続されてもよい。複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、例えば、複数の隔壁１２４ｃのうちの互いに隣接する隔壁１２４ｃ間に形成される。また、外壁１２２ａの内面ＩＦａ及び隔壁１２４ａの面ＳＦａ１０は、複数の冷却流路ＦＰ３の壁面の一部である。

本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３の壁面の一部である内面ＩＦａを含む外壁１２２ａの外面ＯＦａに半導体モジュール２００が配置される。これにより、例えば、半導体モジュール２００で発生した熱（より詳細には、半導体チップＣＨ１及びＣＨ２等で発生した熱）は、半導体モジュール２００の表面のうちの外壁１２２ａの外面ＯＦａに対向する面から複数の冷却流路ＦＰ３内の冷媒に伝達される。所謂、片面冷却により、半導体モジュール２００が冷却される。図３では、特に図示していないが、半導体モジュール２００と外壁１２２ａの外面ＯＦａとの間には、熱伝導性のグリス、熱伝導性の接着剤、熱伝導性のシート及びはんだ等のＴＩＭ（Thermal Interface Material）が介在してもよい。

また、本実施形態では、流入路ＦＰ１内の冷媒は、Ｚ方向に延在する複数のノズルＮにより、外壁１２２ａに対して略垂直に噴射されて、複数の冷却流路ＦＰ３に流入する。これにより、＋Ｚ方向からの平面視において、外壁１２２ａの内面ＩＦａのうち、複数のノズルＮと重なる部分を含む領域ＡＲ１に、冷媒が衝突する。内面ＩＦａのうちの領域ＡＲ１に衝突した冷媒は、例えば、内面ＩＦａに略平行な－Ｘ方向に移動する。

外壁１２２ａの内面ＩＦａのうち、冷媒が衝突した領域ＡＲ１に近い部分の熱は、冷媒が衝突した領域ＡＲ１から遠い部分に比べて、領域ＡＲ１に衝突した冷媒に効率よく伝達される。本実施形態では、＋Ｚ方向からの平面視において、領域ＡＲ１は、半導体チップＣＨ１と重なる。従って、本実施形態では、半導体チップＣＨ１は、外壁１２２ａの領域ＡＲ１に衝突した冷媒により、効率よく冷却される。なお、内面ＩＦａのうちの領域ＡＲ２は、－Ｘ方向に移動する冷媒に熱が伝達されることにより冷却される領域であり、冷媒の内面ＩＦａへの衝突による冷却効果が領域ＡＲ１に比べて小さい領域である。

内面ＩＦａのうちの領域ＡＲ２の冷却効率は、例えば、領域ＡＲ２と隔壁１２４ａの面ＳＦａ１０との間を通る冷媒の流速を増加させることにより、向上する。このため、本実施形態では、領域ＡＲ２と隔壁１２４ａの面ＳＦａ１０との距離ＤＩＳ１を小さくすることにより、領域ＡＲ２と面ＳＦａ１０との距離ＤＩＳ１が大きい場合に比べて、領域ＡＲ２と面ＳＦａ１０との間を通る冷媒の流速を増加させている。これにより、本実施形態では、＋Ｚ方向からの平面視において、領域ＡＲ２と重なる半導体チップＣＨ２等を効率よく冷却することができる。

また、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３がＺ方向において流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と外壁１２２ａとの間に位置するため、半導体モジュール２００の端子（例えば、入力端子２０２、２０４及び出力端子２０６等）のＺ方向に空間を確保することができる。例えば、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２は、複数の冷却流路ＦＰ３を仕切る隔壁１２４ｃよりも－Ｚ方向に位置する。これにより、本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々の一端を画定する外壁１２２ｃの内面ＩＦｃを流入路ＦＰ１の壁面の一部とし、複数の冷却流路ＦＰ３の各々の他端を画定する外壁１２２ｄの内面ＩＦｄを流出路ＦＰ２の壁面の一部とすることができる。この場合、半導体モジュール２００の端子のＺ方向に空間が確保されるため、半導体モジュール２００の端子に配線等を容易に接続することができる。

図４は、図３に示されたノズルＮの配置の一例を示す平面図である。図４では、取付板ＰＬが取り付けられた隔壁１２４ａを、＋Ｚ方向から見た場合の平面図が示されている。

隔壁１２４ａには、複数の冷却流路ＦＰ３と１対１に対応する複数の貫通孔Ｈｔが形成されている。複数の貫通孔Ｈｔの各々には、図３において説明されたように、当該貫通孔Ｈｔを塞ぐ取付板ＰＬが取り付けられる。図４に示す例では、各取付板ＰＬには、Ｙ方向に沿って２列に配列された８個のノズルＮが取り付けられている。

なお、各取付板ＰＬに取り付けられるノズルＮの数及び配置は、図４に示される例に限定されない。例えば、各取付板ＰＬには、３行３列に配置された９個のノズルＮが取り付けられてもよいし、２行２列に配置された４個のノズルＮが取り付けられてもよい。あるいは、各取付板ＰＬには、１個のノズルＮのみが取り付けられてもよい。すなわち、各取付板ＰＬには、１以上のノズルＮが取り付けられる。

また、隔壁１２４ａには、複数の貫通孔Ｈｔの代わりに、Ｙ方向に延在する１つの貫通孔Ｈｔ（例えば、図４に示される複数の貫通孔Ｈｔ間を繋いだ１つの貫通孔Ｈｔ）が形成されてもよい。

図５は、図１に示された本体部１２０を説明するための別の説明図である。なお、図５の平面図は、＋Ｚ方向から平面視した冷却器１００の平面図である。また、図５のＣ１－Ｃ２断面図は、図５の平面図におけるＣ１－Ｃ２線に沿う冷却器１００の断面図であり、図５のＤ１－Ｄ２断面図は、図５の平面図におけるＤ１－Ｄ２線に沿う冷却器１００の断面図である。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。なお、図５のＣ１－Ｃ２断面図では、取付板ＰＬ及びノズルＮの記載が省略されている。

供給管１６０から流入路ＦＰ１に流入した冷媒は、図４に示された複数のノズルＮのいずれかを介して複数の冷却流路ＦＰ３のいずれかに流入する。そして、複数の冷却流路ＦＰ３に流入した冷媒と半導体モジュール２００との間で熱交換が行われる。また、複数の冷却流路ＦＰ３に流入した冷媒は、流出路ＦＰ２に流れる。そして、流出路ＦＰ２に流入した冷媒は、排出管１６２から排出される。このように、本実施形態では、流入路ＦＰ１から複数の冷却流路ＦＰ３に流入する新鮮な冷媒により、半導体モジュール２００（より詳細には、例えば、半導体チップＣＨ１及びＣＨ２等）を冷却することができる。新鮮な冷媒とは、例えば、半導体モジュール２００との熱交換が行われる前の冷媒、又は、半導体モジュール２００との熱交換が行われる前の冷媒とほぼ同じ温度の冷媒等である。

また、本実施形態では、Ｃ１－Ｃ２断面図及びＤ１－Ｄ２断面図に示されるように、複数の隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａと一体に形成される。例えば、外壁１２２ａ及び複数の隔壁１２４ｃが互いに一体に形成された構造物と冷媒との接触面積は、複数の隔壁１２４ｃが接続されていない場合の外壁１２２ａと冷媒との接触面積よりも大きい。このため、本実施形態では、半導体モジュール２００から外壁１２２ａを介して冷媒に熱を伝達させる場合の熱伝達の効率を向上させることができる。

図５では、外壁１２２ｅのうち、外壁１２２ａと一体に形成される部分は、外壁１２２ｅａとも称され、外壁１２２ｅのうち、外壁１２２ｅａ以外の部分は、外壁１２２ｅｂとも称される。

なお、複数の隔壁１２４ｃ等の製造方法は、特に限定されない。例えば、外壁１２２ａと一体に形成された複数の隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａに接続されてもよいし、隔壁１２４ａに接続されなくてもよい。また、例えば、複数の隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａと一体に形成されなくてもよい。この場合、複数の隔壁１２４ｃは、隔壁１２４ａと一体に形成されてもよい。隔壁１２４ａと一体に形成された複数の隔壁１２４ｃは、外壁１２２ａに接続されてもよいし、外壁１２２ａに接続されなくてもよい。あるいは、外壁１２２ａ及び隔壁１２４ａとは別に形成された複数の隔壁１２４ｃが、外壁１２２ａ及び隔壁１２４ａの一方又は両方に接続されてもよい。

次に、電力変換装置１０と対比される形態として、取付板ＰＬ及びノズルＮが本体部１２０から省かれた形態（以下、対比例とも称する）について、図６を参照しながら、説明する。

図６は、対比例に係る電力変換装置１０Ｚの一例を説明するための説明図である。なお、図６では、図３に示された電力変換装置１０の断面に対応する電力変換装置１０Ｚの断面が示されている。図１から図５において説明された要素と同様の要素については、同様の符号が付され、詳細な説明は省略される。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。

電力変換装置１０Ｚは、図１等に示された冷却器１００の代わりに冷却器１００Ｚを有することを除いて、図１等に示された電力変換装置１０と同様である。冷却器１００Ｚは、図１等に示された本体部１２０の代わりに本体部１２０Ｚを有することを除いて、図１等に示された冷却器１００と同様である。本体部１２０Ｚは、図３に示された取付板ＰＬ及びノズルＮが本体部１２０から省かれ、隔壁１２４ａの代わりに隔壁１２４Ｚａを有することを除いて、本体部１２０と同様である。

例えば、隔壁１２４Ｚａは、外壁１２２ａ及び１２２ｂ間に配置される。隔壁１２４Ｚａは、外壁１２２ａと略平行であり、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切り、かつ、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切る。なお、冷却器１００Ｚでは、隔壁１２４Ｚａの＋Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｃの内面ＩＦｃとの間には、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。また、隔壁１２４Ｚａの－Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間には、冷却器１００と同様に、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。すなわち、冷却器１００Ｚにおいても、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、一端で流入路ＦＰ１に連通し、他端で流出路ＦＰ２に連通する。

このように、冷却器１００Ｚでは、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３との連通部分にノズルＮが設けられていない。また、冷却器１００Ｚでは、外壁１２２ａの内面ＩＦａと隔壁１２４Ｚａの面ＳＦａ１０との距離ＤＩＳｚは、冷却器１００の外壁１２２ａの内面ＩＦａ（領域ＡＲ２）と隔壁１２４ａの面ＳＦａ１０との距離ＤＩＳ１よりも大きい。従って、冷却器１００Ｚでは、複数の冷却流路ＦＰ３の各々を流れる冷媒の流速は、冷却器１００の複数の冷却流路ＦＰ３の各々を流れる冷媒の流速に比べて、遅い。すなわち、冷却器１００Ｚは、低速で流れる冷媒により、半導体モジュール２００の全体を一様に冷却する。このため、冷却器１００Ｚでは、冷却器１００に比べて、発熱源となる半導体チップＣＨ１及びＣＨ２の冷却効率が低下する。

これに対し、本実施形態では、Ｚ方向に延在する複数のノズルＮにより、外壁１２２ａに対して略垂直に冷媒を噴射するため、発熱源となる半導体チップＣＨ１を効率よく冷却することができる。また、本実施形態では、冷却器１００の複数の冷却流路ＦＰ３の各々を冷却器１００Ｚの複数の冷却流路ＦＰ３の各々よりも絞ることにより、冷媒の流速を増加させている。この結果、本実施形態では、冷却器１００に比べて、発熱源となる半導体チップＣＨ１及びＣＨ２等を効率よく冷却することができる。

次に、図７を参照しながら、電力変換装置１０全体の概略的な内部構造について説明する。

図７は、電力変換装置１０全体の概略的な内部構造の一例を示す斜視図である。

電力変換装置１０は、図１等に示された冷却器１００及び半導体モジュール２００の他に、コンデンサ３００、制御基板４００、筐体５００、入力コネクタ５２０及び出力コネクタ５４０等を有する。コンデンサ３００は、半導体モジュール２００の入力端子２０２及び２０４間に印加される直流電圧を平滑化する。制御基板４００には、半導体モジュール２００を制御する制御回路等が設けられる。筐体５００は、冷却器１００、半導体モジュール２００、コンデンサ３００及び制御基板４００等の電力変換装置１０の内部部品を収納する。また、筐体５００には、入力コネクタ５２０及び出力コネクタ５４０が設けられている。例えば、図示されない直流電源から入力コネクタ５２０を介して、半導体モジュール２００の入力端子２０２及び２０４間に直流電圧が印加される。また、例えば、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の交流電力が半導体モジュール２００の出力端子２０６から出力コネクタ５４０を介して、図示されない外部装置（例えば、モータ）に出力される。

なお、電力変換装置１０の構成は、図７に示される例に限定されない。例えば、本実施形態では、半導体モジュール２００が片面から冷却されるため、冷却器１００のＺ方向の大きさを小さくすることができる。このため、本実施形態では、半導体モジュール２００の＋Ｚ方向に他の部材等を配置する空間が確保される。例えば、制御基板４００は、＋Ｚ方向からの平面視において、一部が半導体モジュール２００に重なるように配置されてもよい。この場合、電力変換装置１０のＺ方向の大きさが大きくなることを抑制しつつ、電力変換装置１０のＸ方向の大きさを小さくすることができる。

以上、本実施形態では、電力変換装置１０は、冷却器１００を有する。冷却器１００は、Ｙ方向に延在する本体部１２０を有する。本体部１２０は、半導体モジュール２００が配置される外面ＯＦａ、及び、外面ＯＦａとは反対側の内面ＩＦａを含む外壁１２２ａを有する。さらに、本体部１２０は、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒が流入する流入路ＦＰ１と、Ｙ方向に延在し、一端から冷媒を流出させる流出路ＦＰ２と、内面ＩＦａを壁面の一部とする複数の冷却流路ＦＰ３と、隔壁１２４ａと、複数のノズルＮとを有する。隔壁１２４ａは、外面ＯＦａに垂直なＺ方向に外壁１２２ａから間隔を空けて配置され、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切り、かつ、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切る。複数のノズルＮは、複数の冷却流路ＦＰ３の各々と流入路ＦＰ１との連通部分に設けられる。複数の冷却流路ＦＰ３は、Ｙ方向に配列され、かつ、Ｙ方向に交差するＸ方向に延在する。また、複数の冷却流路ＦＰ３は、Ｚ方向において、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と、外壁１２２ａとの間に位置する。そして、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とをＸ方向に連通する。

このように、本実施形態では、流入路ＦＰ１内の冷媒は、複数のノズルＮのいずれかを介して、複数の冷却流路ＦＰ３のいずれかに流入する。ノズルＮから噴射された冷媒は、例えば、外壁１２２ａの内面ＩＦａの一部（例えば、領域ＡＲ１）に衝突する。例えば、本実施形態では、外壁１２２ａのうち、半導体モジュール２００に含まれる発熱源（例えば、半導体チップＣＨ１）に近い部分に、冷媒をノズルＮから噴射して衝突させることにより、半導体モジュール２００内の発熱源を効率よく冷却することができる。すなわち、本実施形態では、ノズルＮからの冷媒の噴射を利用することにより、半導体モジュール２００のうち、複数の冷却流路ＦＰ３と流入路ＦＰ１との連通部分に近い部分の熱を効率よく冷却することができる。このように、本実施形態では、半導体モジュール２００を効率よく冷却することができる。すなわち、本実施形態では、半導体モジュール２００を効率よく冷却する冷却器１００を提供することができる。

また、本実施形態では、冷媒を流入路ＦＰ１から複数の冷却流路ＦＰ３に流す複数のノズルＮは、Ｚ方向に延在に沿って延在する。これにより、本実施形態では、Ｚ方向からの平面視において、外壁１２２ａの内面ＩＦａのうち、複数のノズルＮと重なる部分を含む領域ＡＲ１の熱を、冷媒に効率よく伝達することができる。従って、本実施形態では、半導体モジュール２００のうち、外壁１２２ａの領域ＡＲ１に近い部分を、効率よく冷却することができる。

また、本実施形態では、Ｚ方向からの平面視において、複数のノズルＮは、半導体モジュール２００に含まれる発熱源である半導体チップＣＨ１と重なる部分を含む。このため、本実施形態では、半導体モジュール２００に含まれる発熱源である半導体チップＣＨ１を、効率よく冷却することができる。

Ａ２：第２実施形態
図８は、第２実施形態に係る電力変換装置１０Ａの一例を説明するための説明図である。なお、図８では、図３に示された電力変換装置１０の断面に対応する電力変換装置１０Ａの断面が示されている。図１から図７において説明された要素と同様の要素については、同様の符号が付され、詳細な説明は省略される。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。

電力変換装置１０Ａは、図１等に示された冷却器１００の代わりに冷却器１００Ａを有することを除いて、図１等に示された電力変換装置１０と同様である。冷却器１００Ａは、図１等に示された本体部１２０の代わりに本体部１２０Ａを有することを除いて、図１等に示された冷却器１００と同様である。電力変換装置１０Ａは、「半導体装置」の別の例であり、本体部１２０Ａは、「冷却本体部」の別の例である。

本体部１２０Ａは、図３に示された隔壁１２４ａの代わりに隔壁１２４Ａａを有することを除いて、本体部１２０と同様である。隔壁１２４Ａａは、「隔壁」の別の例である。

隔壁１２４Ａａは、突出部ＣＶを有することを除いて、隔壁１２４ａと同様である。本実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３と１対１に対応する複数の突出部ＣＶが隔壁１２４Ａａに形成される場合を想定する。

突出部ＣＶは、例えば、流入路ＦＰ１よりも流出路ＦＰ２に近い位置に設けられる。例えば、突出部ＣＶは、隔壁１２４Ａａのうち、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切る部分の少なくとも一部から、外壁１２２ａに近づく方向に突出する。すなわち、突出部ＣＶは、隔壁１２４Ａａのうち、隔壁１２４Ａａの－Ｘ方向の縁部と隔壁１２４ｂとの間の一部分から、＋Ｚ方向に突出する。本実施形態では、突出部ＣＶが、＋Ｚ方向からの平面視において、半導体チップＣＨ２と重なる部分を含むように形成される場合を想定する。なお、突出部ＣＶは、「第１部分」の一例である。

突出部ＣＶの面のうち、外壁１２２ａの内面ＩＦａに対向する面ＳＦａ１０１は、隔壁１２４Ａａの面ＳＦａ１０の一部である。本実施形態では、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１が外壁１２２ａの内面ＩＦａと略平行である場合を想定する。なお、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１は、外壁１２２ａの内面ＩＦａと平行でなくてもよい。例えば、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１は、面ＳＦａ１０１の－Ｘ方向の縁部が外壁１２２ａに近づくように、傾斜していてもよい。

図９では、外壁１２２ａの内面ＩＦａに対向する面ＳＦａ１０のうち、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１よりも＋Ｘ方向の部分は、面ＳＦａ１０２とも称される。また、内面ＩＦａのうち、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１と対向する部分は、領域ＡＲ２ａとも称される。

例えば、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１と外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａとの距離ＤＩＳ２は、隔壁１２４Ａａの面ＳＦａ１０２と外壁１２２ａの内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ１よりも小さい。すなわち、本実施形態では、隔壁１２４Ａａは、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１と内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ２が、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切る部分の面ＳＦａ１０２と内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ１よりも小さくなるように、形成される。このため、本実施形態では、外壁１２２ａの内面ＩＦａと隔壁１２４Ａａの面ＳＦａ１０２との間を通り、外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａと突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１との間に流入する冷媒の流れが絞られる。

すなわち、本実施形態では、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１及び外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａを壁面の一部とする絞り部が複数の冷却流路ＦＰ３の各々に設けられる。従って、本実施形態においても、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、「第１の冷却流路」の一例である。また、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１及び外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａを壁面の一部とする絞り部（外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａと突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１との間の空間）は、「第２絞り部」の一例である。以下では、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１及び外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａを壁面の一部とする絞り部は、単に、冷却流路ＦＰ３の絞り部とも称される。

また、冷却流路ＦＰ３に着目した場合、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１内の位置における冷却流路ＦＰ３の断面積は、貫通孔Ｈｔと突出部ＣＶとの間の位置における冷却流路ＦＰ３の断面積よりも小さい。冷却流路ＦＰ３の断面積は、例えば、Ｘ方向に垂直な面で本体部１２０Ａを切断した場合の断面視において把握される冷却流路ＦＰ３の面積である。なお、突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１内の位置は、「第２絞り部内の位置」の一例であり、貫通孔Ｈｔと突出部ＣＶとの間の位置は、「第１の冷却流路と第１流路との連通部分と、第２絞り部との間の位置」の一例である。

本実施形態では、外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａと突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１との間に流入する冷媒の流れが絞られるため、外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａと突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１との間を通る冷媒の流速を増加させることができる。これにより、本実施形態では、＋Ｚ方向からの平面視において、突出部ＣＶと重なる半導体チップＣＨ２を効率よく冷却することができる。

以上、本実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、冷却器１００Ａは、複数の冷却流路ＦＰ３の各々に設けられる絞り部（突出部ＣＶの面ＳＦａ１０１及び外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａを壁面の一部とする絞り部）を有する。これにより、本実施形態では、半導体モジュール２００に含まれる発熱源のうち、＋Ｚ方向からの平面視において、冷却流路ＦＰ３の絞り部と重なる半導体チップＣＨ２を効率よく冷却することができる。

また、本実施形態では、突出部ＣＶは、流入路ＦＰ１よりも流出路ＦＰ２に近い位置に設けられる。すなわち、本実施形態では、冷却流路ＦＰ３の絞り部は、流入路ＦＰ１よりも流出路ＦＰ２に近い位置に設けられる。これにより、本実施形態では、半導体モジュール２００に含まれる発熱源のうち、流入路ＦＰ１から遠い場所に位置する半導体チップＣＨ２を効率よく冷却するすることができる。

また、本実施形態では、冷却流路ＦＰ３の絞り部内の位置（例えば、面ＳＦａ１０１内の位置）における冷却流路ＦＰ３の断面積は、冷却流路ＦＰ３と流入路ＦＰ１との連通部分と、冷却流路ＦＰ３の絞り部との間の位置における冷却流路ＦＰ３の断面積よりも小さい。これにより、本実施形態では、冷却流路ＦＰ３の絞り部を通る冷媒の流速を増加させることができる。この結果、本実施形態では、半導体モジュール２００に含まれる発熱源のうち、＋Ｚ方向からの平面視において、冷却流路ＦＰ３の絞り部と重なる半導体チップＣＨ２の熱を冷媒に効率よく伝達することができる。

また、本実施形態では、隔壁１２４Ａａは、流出路ＦＰ２と冷却流路ＦＰ３とを仕切る部分の少なくとも一部である突出部ＣＶと外壁１２２ａの内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ２が、流入路ＦＰ１と冷却流路ＦＰ３とを仕切る部分と内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ１よりも小さくなるように、形成される。突出部ＣＶは、冷却流路ＦＰ３の絞り部の壁面の一部となる面を含む。これにより、本実施形態では、冷却流路ＦＰ３のＹ方向の大きさが小さくなることを抑制しつつ、冷却流路ＦＰ３の絞り部内の位置における冷却流路ＦＰ３の断面積を小さくすることができる。すなわち、本実施形態では、外壁１２２ａの内面ＩＦａと冷媒との接触面積が小さくなることを抑制しつつ、冷却流路ＦＰ３の絞り部を通る冷媒の流速を増加させることができる。この結果、本実施形態では、半導体モジュール２００に含まれる発熱源のうち、＋Ｚ方向からの平面視において、冷却流路ＦＰ３の絞り部と重なる半導体チップＣＨ２を効率よく冷却することができる。

Ａ３：第３実施形態
図９は、第３実施形態に係る電力変換装置１０Ｂの一例を説明するための説明図である。なお、図９では、図３に示された電力変換装置１０の断面に対応する電力変換装置１０Ｂの断面が示されている。図１から図８において説明された要素と同様の要素については、同様の符号が付され、詳細な説明は省略される。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。

電力変換装置１０Ｂは、図１等に示された冷却器１００の代わりに冷却器１００Ｂを有することを除いて、図１等に示された電力変換装置１０と同様である。冷却器１００Ｂは、図１等に示された本体部１２０の代わりに本体部１２０Ｂを有することを除いて、図１等に示された冷却器１００と同様である。電力変換装置１０Ｂは、「半導体装置」の別の例であり、本体部１２０Ｂは、「冷却本体部」の別の例である。

本体部１２０Ｂは、ノズルＮがＺ方向に対して傾斜していることを除いて、図８に示された本体部１２０Ａと同様である。すなわち、冷却器１００Ｂは、ノズルＮがＺ方向に対して傾斜していることを除いて、図８に示された冷却器１００Ａと同様である。

ノズルＮは、冷媒の出口となる端部（＋Ｚ方向の端部）が冷媒の入り口となる端部（－Ｚ方向の端部）に対して－Ｘ方向に位置するように傾斜している。例えば、複数のノズルＮの各々の＋Ｚ方向の端部は、＋Ｚ方向からの平面視において、半導体チップＣＨ１のＹ方向に沿う２つの辺の＋Ｘ方向の辺と当該２つの辺の中心との間に位置する。

次に、図１０を参照しながら、ノズルＮを傾斜させた場合の作用について説明する。

図１０は、図９に示された冷却器１００Ｂの作用を説明するための説明図である。図１０のグラフの縦軸は、外壁１２２ａと冷媒との間の熱伝達率を示し、グラフの横軸は、外壁１２２ａに衝突する冷媒の衝突位置ＣＴを中心とした場合の中心からの距離を示している。図１０では、冷媒の衝突位置ＣＴが半導体チップＣＨ１のＸ方向における中心と一致する場合を例にして、ノズルＮを傾斜させた場合の作用について説明する。

図１０の「傾斜なし」のグラフは、ノズルＮがＺ方向に沿って延在する場合の熱伝達率と冷媒の衝突位置ＣＴからの距離との関係を示している。また、図１０の「傾斜あり」のグラフは、ノズルＮがＺ方向に対して傾斜している場合の熱伝達率と冷媒の衝突位置ＣＴからの距離との関係を示している。なお、図１０の「傾斜あり」のグラフの点線は、ノズルＮがＺ方向に沿って延在する場合の熱伝達率と冷媒の衝突位置ＣＴからの距離との関係（図１０の「傾斜なし」のグラフ）を示している。

ノズルＮがＺ方向に沿って延在する場合、熱伝達率の最大値は、ノズルＮがＺ方向に対して傾斜している場合の熱伝達率の最大値より大きい。但し、冷媒の衝突位置ＣＴから離れた位置での熱伝達率は、ノズルＮがＺ方向に対して傾斜している場合の熱伝達率よりも小さい。例えば、Ｚ方向に対するノズルＮの傾斜角θが小さい場合、傾斜角θが大きい場合に比べて、熱伝達率の最大値は大きくなり、熱伝達率が向上する範囲は小さくなる。

このため、本実施形態では、ノズルＮをＺ方向に対して傾斜させることにより、ノズルＮがＺ方向に沿って延在する場合に比べて広範囲の熱伝達率を向上させる。例えば、Ｘ方向の大きさが距離ＷＤの半導体チップＣＨ１を効率よく冷却する場合、式（１）を満たし、かつ、半導体チップＣＨ１のＸ方向における中心と冷媒の衝突位置ＣＴとが略一致するように、ノズルＮを配置することが好ましい。
ＤＩＳ１・ｔａｎθ≦ＷＤ／２ …（１）

なお、式（１）を満たす場合、複数のノズルＮの各々の＋Ｚ方向の端部は、＋Ｚ方向からの平面視において、半導体チップＣＨ１と重ならなくてもよい。

以上、本実施形態においても、上述した第２実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、冷媒を流入路ＦＰ１から冷却流路ＦＰ３に流す１以上のノズルＮは、Ｚ方向に対して傾斜している。これにより、本実施形態では、ノズルＮがＺ方向に沿って延在する場合に比べて、外壁１２２ａと冷媒との衝突位置ＣＴを中心に広範囲の熱伝達率を向上させることができる。

Ａ４：第４実施形態
図１１は、第４実施形態に係る電力変換装置１０Ｃの一例を説明するための説明図である。なお、図１１では、図３に示された電力変換装置１０の断面に対応する電力変換装置１０Ｃの断面が示されている。図１から図１０において説明された要素と同様の要素については、同様の符号が付され、詳細な説明は省略される。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。

電力変換装置１０Ｃは、図１等に示された冷却器１００の代わりに冷却器１００Ｃを有することを除いて、図１等に示された電力変換装置１０と同様である。冷却器１００Ｃは、図１等に示された本体部１２０の代わりに本体部１２０Ｃを有することを除いて、図１等に示された冷却器１００と同様である。電力変換装置１０Ｃは、「半導体装置」の別の例であり、本体部１２０Ｃは、「冷却本体部」の別の例である。

本体部１２０Ｃは、図３に示された取付板ＰＬ及びノズルＮが本体部１２０から省かれ、隔壁１２４ａの代わりに隔壁１２４Ｂａを有することを除いて、本体部１２０と同様である。隔壁１２４Ｂａは、「隔壁」の別の例である。

例えば、隔壁１２４Ｂａは、外壁１２２ａ及び１２２ｂ間に配置され、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切り、かつ、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切る。隔壁１２４Ｂａのうち、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切る部分は、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分であり、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを仕切る部分は、隔壁１２４ｂよりも－Ｘ方向の部分である。

なお、冷却器１００Ｃでは、隔壁１２４Ｂａの＋Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｃの内面ＩＦｃとの間には、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。また、隔壁１２４ａの－Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間には、冷却器１００と同様に、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。すなわち、冷却器１００Ｃにおいても、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、一端で流入路ＦＰ１に連通し、他端で流出路ＦＰ２に連通する。

また、本実施形態では、隔壁１２４Ｂａは、外壁１２２ａの内面ＩＦａに対向する面ＳＦａ１０が内面ＩＦａに対して傾斜するように形成される。例えば、隔壁１２４Ｂａのうち、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分は、＋Ｘ方向の縁部が外壁１２２ａから遠ざかるように傾斜し、隔壁１２４ｂよりも－Ｘ方向の部分は、－Ｘ方向の縁部が外壁１２２ａに近づくように傾斜している。従って、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０のうち、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分の面ＳＦａ１０４は、＋Ｘ方向の縁部が外壁１２２ａの内面ＩＦａから遠ざかるように、傾斜している。また、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０のうち、隔壁１２４ｂよりも－Ｘ方向の部分の面ＳＦａ１０３は、－Ｘ方向の縁部が外壁１２２ａの内面ＩＦａに近づくように、傾斜している。

例えば、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０４の＋Ｘ方向の縁部と外壁１２２ａの内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ３は、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０のＸ方向における中心と内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ１以上である。また、例えば、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３の－Ｘ方向の縁部と外壁１２２ａの内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ２は、距離ＤＩＳ１未満である。すなわち、隔壁１２４Ｂａの＋Ｘ方向の縁部と外壁１２２ａの内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ３は、隔壁１２４Ｂａの－Ｘ方向の縁部と外壁１２２ａの内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ２よりも大きい。なお、隔壁１２４Ｂａの＋Ｘ方向の縁部は、隔壁１２４ＢａのＹ方向に沿う２つの縁部のうちの流入路ＦＰ１に近い縁部であり、「第１縁部」の一例である。また、隔壁１２４Ｂａの－Ｘ方向の縁部は、隔壁１２４ＢａのＹ方向に沿う２つの縁部のうちの流出路ＦＰ２に近い縁部であり、「第２縁部」の一例である。

図１１では、外壁１２２ａの内面ＩＦａのうち、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３と対向する部分は、領域ＡＲ２ａとも称される。本実施形態では、外壁１２２ａの内面ＩＦａと隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０４との間を通り、外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａと隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３との間に流入する冷媒の流れが絞られる。

すなわち、本実施形態では、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３及び外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａを壁面の一部とする絞り部が複数の冷却流路ＦＰ３の各々に設けられる。従って、本実施形態においても、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、「第１の冷却流路」の一例である。また、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３及び外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａを壁面の一部とする絞り部（外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａと隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３との間の空間）は、「第２絞り部」の別の例である。以下では、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３及び外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａを壁面の一部とする絞り部は、単に、冷却流路ＦＰ３の絞り部とも称される。

本実施形態では、外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａと隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３との間に流入する冷媒の流れが絞られるため、外壁１２２ａの領域ＡＲ２ａと隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３との間を通る冷媒の流速を増加させることができる。例えば、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３の－Ｘ方向の縁部に近い位置の冷媒の流速は、面ＳＦａ１０３の－Ｘ方向の縁部に遠い位置の冷媒の流速に比べて速くなる。

ここで、例えば、面ＳＦａ１０３の－Ｘ方向の縁部に近い位置の冷媒は、半導体モジュール２００との熱交換が行われた冷媒である。このため、面ＳＦａ１０３の－Ｘ方向の縁部に近い位置の冷媒の温度は、面ＳＦａ１０３の－Ｘ方向の縁部に遠い位置の冷媒の温度に比べて高い。このため、本実施形態では、面ＳＦａ１０３の－Ｘ方向の縁部に近い位置の冷媒の流速を、面ＳＦａ１０３の－Ｘ方向の縁部に遠い位置の冷媒の流速に比べて速くすることにより、面ＳＦａ１０３の－Ｘ方向の縁部に近い位置の冷却効率の低下を抑止している。この結果、本実施形態では、＋Ｚ方向からの平面視において、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３と重なる半導体チップＣＨ２を効率よく冷却することができる。

また、本実施形態では、＋Ｚ方向からの平面視において、隔壁１２４Ｂａの＋Ｘ方向の縁部は、外壁１２２ａの内面ＩＦａのＹ方向に沿う２つの縁部のうちの流入路ＦＰ１に近い縁部と、半導体チップＣＨ１との間に位置する。これにより、流入路ＦＰ１から冷却流路ＦＰ３に流入する冷媒は、＋Ｚ方向と－Ｘ方向との間の方向に向かって移動し、外壁１２２ａの内面ＩＦａの領域ＡＲ１に衝突する。従って、本実施形態では、領域ＡＲ１に近い半導体チップＣＨ１を、領域ＡＲ１に衝突する冷媒により、効率よく冷却することができる。

なお、冷却器１００Ｃの構成は、図１１に示される例に限定されない。例えば、図１１では、隔壁１２４Ｂａのうち、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分と隔壁１２４ｂよりも－Ｘ方向の部分とで、外壁１２２ａの内面ＩＦａに対する傾斜角が異なるが、傾斜角は、＋Ｘ方向の部分と－Ｘ方向の部分とで同じでもよい。また、隔壁１２４Ｂａのうち、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分は、外壁１２２ａの内面ＩＦａに略平行に形成されてもよい。

あるいは、隔壁１２４Ｂａのうち、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分は、図３又は図８に示された隔壁１２４Ａａと同様に形成されてもよい。この場合、隔壁１２４Ｂａのうち、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分（隔壁１２４Ａａと同様に形成された部分）に、図３又は図８と同様に、ノズルＮが取り付けられてもよい。あるいは、隔壁１２４Ｂａのうち、隔壁１２４ｂよりも＋Ｘ方向の部分が隔壁１２４Ａａと同様に形成された場合でも、ノズルＮは取り付けられなくてもよい。また、隔壁１２４Ｂａのうち、隔壁１２４ｂよりも－Ｘ方向の部分は、図３又は図８に示された隔壁１２４Ａａと同様に形成されてもよい。

以上、本実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、本実施形態では、隔壁１２４ＢａのＹ方向に沿う２つの縁部のうちの流入路ＦＰ１に近い縁部と外壁１２２ａの内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ３は、当該２つの縁部のうちの流出路ＦＰ２に近い縁部と内面ＩＦａとの距離ＤＩＳ２よりも大きい。また、隔壁１２４Ｂａのうち、流出路ＦＰ２と冷却流路ＦＰ３とを仕切る部分は、冷却流路ＦＰ３の絞り部の壁面の一部となる面ＳＦａ１０３を含む。これにより、本実施形態では、外壁１２２ａの内面ＩＦａと隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３との間を通る冷媒の流速を増加させることができる。この結果、本実施形態では、＋Ｚ方向からの平面視において、隔壁１２４Ｂａの面ＳＦａ１０３と重なる半導体チップＣＨ２を効率よく冷却することができる。

Ｂ：変形例
以上に例示した実施形態は多様に変形され得る。前述の実施形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で併合してもよい。

Ｂ１：第１変形例
上述した第１実施形態では、ノズルＮが設けられた隔壁１２４ａを有する冷却器１００を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、冷却器１００は、ノズルＮを有さなくてもよい。

図１２は、第１変形例に係る電力変換装置１０Ｄの一例を説明するための説明図である。なお、図１２では、図３に示された電力変換装置１０の断面に対応する電力変換装置１０Ｄの断面が示されている。図１から図１１において説明された要素と同様の要素については、同様の符号が付され、詳細な説明は省略される。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。

電力変換装置１０Ｄは、図１等に示された冷却器１００の代わりに冷却器１００Ｄを有することを除いて、図１等に示された電力変換装置１０と同様である。冷却器１００Ｄは、図１等に示された本体部１２０の代わりに本体部１２０Ｄを有することを除いて、図１等に示された冷却器１００と同様である。本体部１２０Ｄは、図３に示された取付板ＰＬ及びノズルＮが本体部１２０から省かれることを除いて、本体部１２０と同様である。

本変形例では、例えば、流入路ＦＰ１に流入した冷媒は、複数の貫通孔Ｈｔを通り、複数の冷却流路ＦＰ３に流入する。そして、複数の冷却流路ＦＰ３に流入した冷媒は、隔壁１２４ａの－Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｄの内面ＩＦｄとの間を通り、流出路ＦＰ２に流入する。

なお、本変形例では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々と流入路ＦＰ１との連通部分が貫通孔Ｈｔにより絞られる。従って、本変形例では、貫通孔Ｈｔは、「第１絞り部」の一例である。例えば、本変形例では、複数の冷却流路ＦＰ３と１対１に対応する複数の貫通孔Ｈｔにより、流入路ＦＰ１内の冷媒は、外壁１２２ａに対して略垂直に噴射されて、複数の冷却流路ＦＰ３に流入する。これにより、＋Ｚ方向からの平面視において、外壁１２２ａの内面ＩＦａのうち、複数の貫通孔Ｈｔと重なる部分を含む領域ＡＲ１に、冷媒が衝突する。内面ＩＦａのうちの領域ＡＲ１に衝突した冷媒は、例えば、内面ＩＦａに略平行な－Ｘ方向に移動する。

以上、本変形例においても、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本変形例においても、図３に示された突出部ＣＶが隔壁１２４ａに形成されてもよい。この場合、上述した第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

Ｂ２：第２変形例
上述した実施形態では、ヘッド部１４０を有する冷却器１００を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、冷却器１００は、ヘッド部１４０を有さなくてもよい。

図１３は、第２変形例に係る電力変換装置１０Ｅの一例を説明するための説明図である。なお、図１３では、電力変換装置１０Ｅの斜視図、Ｂ１－Ｂ２断面図及びＣ１－Ｃ２断面図が示されている。図１３のＢ１－Ｂ２断面図は、図１３の斜視図におけるＢ１－Ｂ２線に沿う電力変換装置１０Ｅの断面図である。また、図１３のＣ１－Ｃ２断面図は、図１３の斜視図におけるＣ１－Ｃ２線に沿う冷却管１２０Ｅ及び半導体モジュール２００の断面図である。図の破線の矢印は、冷媒の流れを示す。図１から図１２において説明された要素と同様の要素については、同様の符号が付され、詳細な説明は省略される。

電力変換装置１０Ｅは、例えば、３つの半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗと、半導体モジュール２００ｕ、２００ｖ及び２００ｗを冷却する冷却器１００Ｅとを有する。冷却器１００Ｅは、Ｙ方向に延在する本体部１０２と、供給管１６０と、排出管１６２とを有する。電力変換装置１０Ｅは、「半導体装置」の別の例であり、本体部１０２は、「冷却本体部」の別の例である。

本体部１０２は、Ｙ方向に配列され、かつＸ方向に延在する複数の冷却流路ＦＰ３を含む冷却管１２０Ｅと、Ｙ方向に延在する流入路ＦＰ１を含む輸送管１３０ｉと、Ｙ方向に延在する流出路ＦＰ２を含む輸送管１３０ｏとを有する。

冷却管１２０Ｅは、例えば、Ｘ－Ｙ平面に略平行な外壁１２２ａ及び１２２Ａｂと、Ｙ－Ｚ平面に略平行な外壁１２２ｃ及び１２２ｄと、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１２２ｅ及び１２２ｆとを有する。なお、外壁１２２Ａｂの＋Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｃとの間には、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。同様に、外壁１２２Ａｂの－Ｘ方向の縁部と外壁１２２ｄとの間には、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。すなわち、冷却管１２０Ｅは、流入路ＦＰ１と連通する開口、及び、流出路ＦＰ２と連通する開口を有する中空の直方体である。また、外壁１２２ＡｂのＹ方向に沿う２つの縁部のうち、流出路ＦＰ２に近い縁部には、図８に示された隔壁１２４Ａａと同様に、突出部ＣＶが形成されている。冷却管１２０Ｅにおいても、複数の冷却流路ＦＰ３の各々に、突出部ＣＶによる絞り部が設けられる。

また、冷却管１２０Ｅは、Ｘ方向に延在し、かつ、Ｙ方向に配列される複数の隔壁１２４ｃを有する。複数の隔壁１２４ｃの各々は、例えば、Ｘ－Ｚ平面に略平行な壁であり、外壁１２２ａ、１２２Ａｂ、１２２ｃ及び１２２ｄに接続される。なお、複数の隔壁１２４ｃの各々は、外壁１２２ａ及び１２２Ａｂの一方に接続されなくてもよい。あるいは、複数の隔壁１２４ｃの各々は、外壁１２２ｃ及び１２２ｄに接続されなくてもよい。複数の隔壁１２４ｃにより、冷却管１２０Ｅ内の空間が複数の冷却流路ＦＰ３に仕切られる。冷却管１２０Ｅにおいても、半導体モジュール２００が配置される外壁１２２ａの内面ＩＦａが、複数の冷却流路ＦＰ３の壁面の一部となる。

輸送管１３０ｉは、例えば、Ｘ－Ｙ平面に略平行な外壁１３２ｉａ及び１３２ｉｂと、Ｙ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｉｃ及び１３２ｉｄと、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｉｅ及び１３２ｆｉとを有する。なお、外壁１３２ｉａの－Ｘ方向の縁部と外壁１３２ｉｄとの間には、流入路ＦＰ１と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。また、外壁１３２ｉｅには、外壁１３２ｉｅを貫通する供給口Ｈｉが形成されている。すなわち、輸送管１３０ｉは、複数の冷却流路ＦＰ３と連通する開口、及び、供給口Ｈｉを有する中空の直方体である。

輸送管１３０ｏは、例えば、Ｘ－Ｙ平面に略平行な外壁１３２ｏａ及び１３２ｏｂと、Ｙ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｏｃ及び１３２ｏｄと、Ｘ－Ｚ平面に略平行な外壁１３２ｏｅ及び１３２ｏｆとを有する。なお、外壁１３２ｏａの＋Ｘ方向の縁部と外壁１３２ｏｄとの間には、流出路ＦＰ２と複数の冷却流路ＦＰ３とを連通する空間が確保されている。また、外壁１３２ｏｅには、外壁１３２ｏｅを貫通する排出口Ｈｏが形成されている。すなわち、輸送管１３０ｏは、複数の冷却流路ＦＰ３と連通する開口、及び、排出口Ｈｏを有する中空の直方体である。

冷却管１２０Ｅは、輸送管１３０ｉの外壁１３２ｉａ及び１３２ｉｄと、輸送管１３０ｏの外壁１３２ｏａ及び１３２ｏｄとに接続される。これにより、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とをＸ方向に連通する。また、本変形例においても、複数の冷却流路ＦＰ３は、Ｚ方向において、流入路ＦＰ１及び流出路ＦＰ２と、外壁１２２ａとの間に位置する。

なお、冷却管１２０Ｅ、輸送管１３０ｉ及び輸送管１３０ｏの各々の形状は、Ｙ方向に延在する直方体に限定されない。例えば、－Ｙ方向からの平面視における輸送管１３０ｉ及び１３０ｏの各々の形状は、曲線を有する形状でもよい。同様に、－Ｙ方向からの平面視における冷却管１２０Ｅの形状は、曲線を有する形状でもよい。なお、輸送管１３０ｉ、輸送管１３０ｏ、供給管１６０及び排出管１６２はそれぞれ同一材料で形成されてもよい。

また、輸送管１３０ｉの外壁１３２ｉｂは、輸送管１３０ｏの外壁１３２ｏｂと一体に形成されてもよい。この場合、輸送管１３０ｉ及び１３０ｏは、外壁１３２ｉｄ及び１３２ｏｄの代わりに、流入路ＦＰ１と流出路ＦＰ２とを仕切る共通の隔壁（例えば、図３に示された隔壁１２４ａと同様の隔壁）を有してもよい。

以上、本変形例においても、上述した実施形態及び変形例と同様の効果を得ることができる。例えば、本変形例においても、＋Ｚ方向からの平面視において、突出部ＣＶと重なる半導体チップＣＨ２を効率よく冷却することができる。また、本変形例では、ヘッド部１４０が設けられていないため、冷却器１００ＥのＹ方向の大きさを小さくすることができる。なお、本変形例においても、冷却管１２０Ｅは、複数の冷却流路ＦＰ３の各々と流入路ＦＰ１との連通部分に、図３又は図８に示された１以上のノズルＮを有してもよい。この場合、上述した第２実施形態及び第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

Ｂ３：第３変形例
上述した第２実施形態において、取付板ＰＬ及びノズルＮは、本体部１２０Ｂから省かれてもよい。あるいは、上述した第２実施形態及び第３実施形態において、取付板ＰＬ及び１以上のノズルＮは、隔壁１２４Ａａと外壁１２２ｃとの間に取り付けられてもよい。この場合、１以上のノズルＮは、Ｘ方向において、半導体チップＣＨ１と外壁１２２ｃとの間に位置してもよい。以上、本変形例においても、上述した実施形態及び変形例と同様の効果を得ることができる。

Ｂ４：第４変形例
上述した第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々と流入路ＦＰ１との連通部分に１以上のノズルＮが設けられる場合を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、複数の冷却流路ＦＰ３のうちの一部の冷却流路ＦＰ３では、冷却流路ＦＰ３と流入路ＦＰ１との連通部分に、取付板ＰＬ及びノズルＮが設けられなくてもよい。この場合、取付板ＰＬ及びノズルＮが設けられた連通部分から冷媒が流入する冷却流路ＦＰ３が、「第１の冷却流路」に該当する。以上、本変形例においても、上述した第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、ノズルＮの代わりにパンチングまたはパーリング等の加工により形成した孔部を設けてもよい。この場合、隔壁１２４ａと取付板ＰＬが一体的に形成されていてもよい。上記孔部は、流れ方向に狭くなるテーパー状や、板厚方向に対して傾斜して形成されていてもよい。

Ｂ５：第５変形例
上述した第２実施形態、第３実施形態及び第２変形例では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々に、突出部ＣＶによる絞り部が設けられる場合を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、複数の冷却流路ＦＰ３のうちの一部の冷却流路ＦＰ３には、突出部ＣＶによる絞り部が設けられなくてもよい。この場合、突出部ＣＶによる絞り部が設けられた冷却流路ＦＰ３が、「第１の冷却流路」に該当する。以上、本変形例においても、上述した第２実施形態、第３実施形態及び第２変形例と同様の効果を得ることができる。

Ｂ６：第６変形例
上述した実施形態及び変形例では、複数の冷却流路ＦＰ３の各々が、一端で流入路ＦＰ１に連通し、他端で流出路ＦＰ２に連通する場合を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、複数の冷却流路ＦＰ３の各々は、Ｘ方向において、外壁１２２ｃの内面ＩＦｃと隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ１との中間付近で流入路ＦＰ１に連通し、外壁１２２ｄの内面ＩＦｄと隔壁１２４ｂの面ＳＦｂ２との中間付近で流出路ＦＰ２に連通してもよい。以上、本変形例においても、上述した実施形態及び変形例と同様の効果を得ることができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｚ…電力変換装置、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｚ…冷却器、１０２、１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｚ…本体部、１２２ａ、１２２ｂ、１２２Ａｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅ、１２２ｅａ、１２２ｅｂ、１３２ｉａ、１３２ｏａ、１３２ｉｂ、１３２ｏｂ、１３２ｉｃ、１３２ｏｃ、１３２ｉｄ、１３２ｏｄ、１３２ｉｅ、１３２ｏｅ、１４２ａ、１４２ｃ、１４２ｅ、１４２ｆ…外壁、１２４ａ、１２４Ａａ、１２４Ｂａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１４４…隔壁、１２０Ｅ…冷却管、１３０ｉ、１３０ｏ…輸送管、１４０…ヘッド部、１６０…供給管、１６２…排出管、２００ｕ、２００ｖ、２００ｗ…半導体モジュール、２０２ｕ、２０２ｖ、２０２ｗ、２０４ｕ、２０４ｖ、２０４ｗ…入力端子、２０６ｕ、２０６ｖ、２０６ｗ…出力端子、２０８ｕ、２０８ｖ、２０８ｗ…制御端子、３００…コンデンサ、４００…制御基板、５００…筐体、５２０…入力コネクタ、５４０…出力コネクタ、ＣＶ…突出部、ＦＰ１…流入路、ＦＰ２…流出路、ＦＰ３…冷却流路、Ｈｉ…供給口、Ｈｏ…排出口、Ｈｔ…貫通孔、ＩＦａ、ＩＦｂ、ＩＦｂ１、ＩＦｂ２、ＩＦｃ、ＩＦｄ…内面、ＯＦａ…外面、ＳＦａ１０、ＳＦａ１１、ＳＦａ１２、ＳＦａ１０１、ＳＦａ１０２、ＳＦａ１０３、ＳＦａ１０４、ＳＦｂ１、ＳＦｂ２…面、Ｎ…ノズル、ＰＬ…取付板。

Claims (12)

1. 第１方向に延在する冷却本体部を備え、
   前記冷却本体部は、
   発熱体が配置される第１面、及び、前記第１面とは反対側の第２面を含む冷却壁と、
   前記第１方向に延在し、一端から冷媒が流入する第１流路と、
   前記第１方向に延在し、一端から前記冷媒を流出させる第２流路と、
   前記第２面を壁面の一部とする複数の冷却流路と、
   前記第１面に垂直な第３方向に前記冷却壁から間隔を空けて配置され、前記第１流路と前記複数の冷却流路とを仕切り、かつ、前記第２流路と前記複数の冷却流路とを仕切る隔壁と、
   前記複数の冷却流路のうちの第１の冷却流路と前記第１流路との連通部分に設けられ、少なくとも一部が前記第１方向に狭められた第１絞り部と、
   を備え、
   前記複数の冷却流路は、
   前記第１方向に配列され、かつ、前記第１方向に交差する第２方向に延在し、
   前記第３方向において、前記第１流路及び前記第２流路と、前記冷却壁との間に位置し、
   前記複数の冷却流路の各々は、
   前記第１流路と前記第２流路とを前記第２方向に連通する、
   冷却器。
2. 前記第１絞り部として、前記第３方向に沿って延在し、前記冷媒を前記第１流路から前記第１の冷却流路に流す１以上のノズルを有する、
   請求項１に記載の冷却器。
3. 前記第１絞り部として、前記第３方向に対して傾斜し、前記冷媒を前記第１流路から前記第１の冷却流路に流す１以上のノズルを有する、
   請求項１に記載の冷却器。
4. 前記第１絞り部として、前記隔壁を貫通し、前記冷媒を前記第１流路から前記第１の冷却流路に流す複数の孔部を有し、
   前記複数の孔部の各々の前記第１方向の大きさは、前記第１の冷却流路の前記第１方向の大きさよりも小さい、
   請求項１に記載の冷却器。
5. 前記第３方向からの平面視において、前記第１絞り部は、前記発熱体に含まれる発熱源である半導体チップと重なる部分を含む、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷却器。
6. 前記第１の冷却流路に設けられる第２絞り部をさらに備える、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷却器。
7. 前記第２絞り部は、前記第１流路よりも前記第２流路に近い位置に設けられ、
   前記第２絞り部内の位置における前記第１の冷却流路の断面積は、前記第１の冷却流路と前記第１流路との連通部分と、前記第２絞り部との間の位置における前記第１の冷却流路の断面積よりも小さい、
   請求項６に記載の冷却器。
8. 第１方向に延在する冷却本体部を備え、
   前記冷却本体部は、
   発熱体が配置される第１面、及び、前記第１面とは反対側の第２面を含む冷却壁と、
   前記第１方向に延在し、一端から冷媒が流入する第１流路と、
   前記第１方向に延在し、一端から前記冷媒を流出させる第２流路と、
   前記第２面を壁面の一部とする複数の冷却流路と、
   前記第１面に垂直な第３方向に前記冷却壁から間隔を空けて配置され、前記第１流路と前記複数の冷却流路とを仕切り、かつ、前記第２流路と前記複数の冷却流路とを仕切る隔壁と、
   前記複数の冷却流路のうちの第１の冷却流路に設けられる第２絞り部と、
   を備え、
   前記複数の冷却流路は、
   前記第１方向に配列され、かつ、前記第１方向に交差する第２方向に延在し、
   前記第３方向において、前記第１流路及び前記第２流路と、前記冷却壁との間に位置し、
   前記複数の冷却流路の各々は、
   前記第１流路と前記第２流路とを前記第２方向に連通し、
   前記第２絞り部は、
   前記第１流路よりも前記第２流路に近い位置に設けられ、
   前記第２絞り部内の位置における前記第１の冷却流路の断面積は、前記第１の冷却流路と前記第１流路との連通部分と、前記第２絞り部との間の位置における前記第１の冷却流路の断面積よりも小さい、
   冷却器。
9. 前記隔壁は、
   前記第２流路と前記第１の冷却流路とを仕切る部分の少なくとも一部である第１部分と前記第２面との距離が、前記第１流路と前記第１の冷却流路とを仕切る部分と前記第２面との距離よりも小さくなるように、形成され、
   前記第１部分は、
   前記第２絞り部の壁面の一部となる面を含む、
   請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の冷却器。
10. 前記隔壁は、前記第１方向に沿う２つの縁部として、前記第１流路に近い第１縁部及び前記第２流路に近い第２縁部を含み、
    前記第１縁部と前記第２面との距離は、前記第２縁部と前記第２面との距離よりも大きく、
    前記隔壁のうち、前記第２流路と前記第１の冷却流路とを仕切る部分は、前記第２絞り部の壁面の一部となる面を含む、
    請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の冷却器。
11. 前記第３方向からの平面視において、前記第１縁部は、前記第２面の前記第１方向に沿う２つの縁部のうちの前記第１流路に近い縁部と、前記発熱体に含まれる発熱源である半導体チップとの間に位置する、
    請求項１０に記載の冷却器。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の冷却器を備える半導体装置。
    

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