JP2017147864A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被水時にカバーの開口を通じてケース内に水が侵入することを抑制できる電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１は、半導体モジュール１１を有するインバータ１０と、インバータ１０を収容するケース３１と、ケース３１の上部を覆うカバー４０と、を備え、カバー４０は、カバー上面４１ａに設けられた開口４２と、開口４２を取り囲むようにカバー上面４１ａに立設した第１立設壁部４３と、第１立設壁部４３の外側においてカバー上面４１ａに立設した第２立設壁部４８と、カバー上面４１ａと第１立設壁部４３と第２立設壁部４８とによって形成される排水経路５０と、を有し、車両搭載時の搭載姿勢によらず被水時に排水経路５０における高低差を利用して第１立設壁部４３の上端４３ａを下回る水位で排水を行うように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両は、電力変換を行う電力変換器を搭載している。例えば、下記の特許文献１には、半導体モジュールを有する電力変換回路部と、この電力変換回路部を収容するケースと、を備えた電力変換装置が開示されている。

この電力変換装置は、外部機器のコネクタと電力変換回路部との接続のために、ケースの上部を覆うカバーにコネクタ接続用の開口が設けられている。外部機器のコネクタは、このコネクタ接続用の開口を通じてケース内に挿入されて電力変換回路部に接続されるように構成されている。

特開２０１５−１２２８８４号公報

ところで、上記の電力変換装置において、カバーの上部に開口が設けられている場合、この開口の周辺が被水したときにケース内に水が侵入することが懸念される。このような問題に対しては、カバーの開口に立ち上がり加工（バーリング加工）等を施すことによって開口を取り囲む立設壁部を設けるという対策が考えられる。この対策によれば、カバーの開口に流入しようとする水の流れを立設壁部によって規制することができる。

しかしながら、電力変換装置は、車両に搭載された状態での姿勢（以下、「搭載姿勢」ともいう。）が車両走行中に変化する。また、この搭載姿勢は、車種等によっても異なる場合がある。このため、カバーの開口のまわりに立設壁を設けたとしても、電力変換装置の搭載姿勢によっては被水時に立設壁部を乗り越えてケース内に水が侵入することが起こり得る。従って、この種の電力変換装置を設計する際、開口のまわりに立設壁部を設けた構造のみでは、ケース内に水が侵入するのを防ぐのには不十分である。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、被水時にカバーの開口を通じてケース内に水が侵入することを抑制できる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
半導体モジュール（１１）を有する電力変換回路部（１０）と、
上記電力変換回路部を収容するケース（３１）と、
上記ケースの上部を覆うカバー（４０，１４０）と、
を備え、
上記カバーは、上記半導体モジュールに電気的に接続される外部機器（６０）のコネクタ（６１）を上記ケース内に挿入するためにカバー上面（４１ａ）に設けられた開口（４２）と、上記開口を取り囲むように上記カバー上面に立設した第１立設壁部（４３）と、上記第１立設壁部の外側において上記カバー上面に立設した第２立設壁部（４８，１４８）と、上記カバー上面と上記第１立設壁部と上記第２立設壁部とによって形成される排水経路（５０，１５０）と、を有し、車両搭載時の搭載姿勢によらず被水時に上記排水経路における高低差を利用して上記第１立設壁部の上端（４３ａ）を下回る水位で排水を行うように構成されている、電力変換装置（１，１０１）にある。

上記電力変換装置によれば、車両搭載時の搭載姿勢が変化した場合でも、被水時に開口のまわりに流入した水は、第１立設壁部の上端に到達しにくい状態でカバーの排水経路によって排水される。これにより、被水時に第１立設壁部の上端を越えて水が開口に流入する機会を減らすことができる。

以上のごとく、上記態様の電力変換装置によれば、被水時にカバーの開口を通じてケース内に水が侵入することを抑制できる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１の電力変換装置の概要を示す図。 図１のII−II線矢視断面図。 実施形態１におけるカバーの斜視図。 電力変換装置が第１位置にあるときの搭載姿勢を示す図。 電力変換装置が第２位置にあるときの搭載姿勢を示す図。 電力変換装置が第３位置にあるときの搭載姿勢を示す図。 図３中のカバーの排水構造をモデル化した排水構造モデルの斜視図。 図７の平面図。 図７の側面図。 実施形態１における排水構造モデルが最大水溜り状態にあるときの様子を示す斜視図。 実施形態１において排水構造モデルの適正排水条件を定式化するための第１構造を示す平面図。 実施形態１において排水構造モデルの適正排水条件を定式化するための第２構造を示す斜視図。 実施形態２におけるカバーの斜視図。 図１３中のカバーの排水構造をモデル化した排水構造モデルの斜視図。 図１４の平面図。 図１４の側面図。 図１５のXVII-XVII線矢視断面図。 実施形態２における排水構造モデルが最大水溜り状態にあるときの様子を示す斜視図。 実施形態２において排水構造モデルの適正排水条件を定式化するための第３構造を示す平面図。

以下、電力変換装置に係る実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

なお、本明細書の図面では、特に断わらない限り、半導体モジュールの幅方向及び冷却管の長手方向である第１方向を矢印Ｄ１で示し、該半導体モジュールの積層方向である第２方向を矢印Ｄ２で示し、第１方向及び第２方向の双方と直交する第３方向を矢印Ｄ３で示すものとする。

（実施形態１）
図１及び図２が参照されるように、実施形態１の電力変換装置１は、いずれも電力変換回路部を構成するインバータ１０及びコンバータ２０と、収容体３０と、を備えている。

インバータ１０は、直流電力を交流電力に変換する機能を有する。コンバータ２０は、直流電力を電圧の異なる直流電力に変換する機能を有する。電力変換装置１は、インバータ１０及びコンバータ２０を備えているため、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両への搭載に適した電力変換装置である。

インバータ１０は、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール１１と、その半導体モジュール１１を冷却する冷媒を流通させる複数の冷却管（冷却部）１４とが第２方向Ｄ２に交互に積層された積層体を備えている。半導体モジュール１１は、冷却管１４によって両側から挟持されている。半導体モジュール１１は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子やＦＷＤ等のダイオードを内蔵している。

複数の冷却管１４のそれぞれの流入部は、外部から冷媒を供給する冷媒供給ヘッダ１５に連結され、且つ複数の冷却管１４のそれぞれの流出部は、外部に冷媒を排出する冷媒排出ヘッダ１６に連結されている。従って、冷媒供給ヘッダ１５から冷却管１４の流入部に流入した冷媒は、冷却管１４内の冷媒流路を流通するときにこの冷却管１４の第１方向Ｄ１の両側に位置する半導体モジュール１１を冷却したのちに、冷却管１４の流出部から冷媒排出ヘッダ１６に排出される。

半導体モジュール１１は、制御端子１２及び電極端子１３を備えている。制御端子１２は、制御回路基板１７に接続されており、半導体モジュール１１のスイッチング素子を制御する制御信号が制御端子１２を通じて該半導体モジュール１１に入力される。電極端子１３は、外部電源（図示省略）に電気的に接続された金属製のバスバー（図示省略）に接続されている。

インバータ１０は、リアクトル１８及びコンデンサ１９等を備えている。リアクトル１８は、半導体モジュール１１への入力電圧を昇圧するための昇圧回路の一部を構成する。コンデンサ１９は、入力電圧又は昇圧した電圧を平滑化する平滑コンデンサとして構成されている。

収容体３０は、その本体部分であるケース３１と、カバー３２及びカバー４０を備えている。この収容体３０は、軽量且つ高度な寸法精度が要求される自動車部品であり、典型的にはアルミニウム材料を用いたアルミダイカスト製法によって作製される。

ケース３１は、インバータ１０及びコンバータ２０と、その他の複数の電子部品と、を少なくとも収容する箱形状の部材である。カバー３２は、ケース３１の下部を覆うようにケース３１に取付けられている。カバー４０は、ケース３１の上部を覆うようにケース３１に取付けられている。

図２に示されるように、カバー４０は、本体部４１のカバー上面４１ａから上方に突出した突出部４１ｂを備えている。カバー４０に突出部４１ｂを設けることによって、ケース３１との間の収容空間を増やすことができ、収容部品の搭載性が向上する。また、カバー４０は、本体部４１を貫通するように開口形成された開口４２を備えている。この開口４２は、半導体モジュール１１と電気的に接続される外部機器６０のコネクタ６１をケース３１内に挿入するために本体部４１のカバー上面４１ａに設けられている。外部機器６０は、車両側の車両制御部（ＥＣＵ）である。カバー４０の開口４２を通じて挿入されたコネクタ６１は、制御回路基板１７に電気的に接続されるように構成されている。

カバー４０の開口４２のまわりには立設壁部４３が設けられている。この立設壁部４３は、本体部４１の平坦面であるカバー上面４１ａに第３方向Ｄ３に立設するように構成されている。この立設壁部４３は、典型的には、開口４２に立ち上がり加工（バーリング加工）を施すことによって形成され得る。

ところで、電力変換装置１が車両に搭載された状態では、その搭載姿勢が車両走行中に変化する場合や車種等によって異なる場合がある。このとき、上記のカバー４０のように、その上部に開口４２が設けられていると、開口４２の周辺が被水したときに立設壁部４３を乗り越えてケース３１内に水が侵入することが懸念される。そこで、本実施形態では、カバー４０は、電力変換装置１の搭載姿勢によらず開口４２を通じてケース３１内に水が侵入しにくくできるように構成されている。

図３に示されるように、本実施形態のカバー４０において、開口４２は四角形であり、且つ立設壁部４３は、上面視が開口４２と概ね同形状の四角形をなすように構成されている。また、カバー４０は、第１立設壁部としての立設壁部４３に対して、第２立設壁部としての立設壁部４８を備えている。この立設壁部４８は、本体部４１の突出部４１ｂの一部を利用して構成されている。本構成によれば、カバー４０に立設壁部４８を設ける際に突出部４１ｂを有効利用できる。

立設壁部４８は、立設壁部４３の外側においてカバー上面４１ａから立設するように構成されている。この立設壁部４８は、第１壁面４８ａ及び第２壁面４８ｂを有する。第１壁面４８ａは、第３方向Ｄ３について立設壁部４３の立設高さを上回る高さで立設し、且つ立設壁部４３に沿って第１方向Ｄ１に延在するように構成されている。第２壁面４８ｂは、第１壁面４８ａに連接し、第３方向Ｄ３について第１壁面４８ａの立設高さを下回る高さで立設し、且つ立設壁部４３に沿って第２方向Ｄ２に延在するように構成されている。

電力変換装置１は、その搭載姿勢が、図４に示される第１位置、図５に示される第２位置、図６に示される第３位置などに変化し得る。第１位置は、第１方向Ｄ１に延在するピッチ軸Ｍ１を中心に電力変換装置１が角度θａで回動した位置である。第２位置は、第２方向Ｄ２に延在するロール軸Ｍ２を中心に電力変換装置１が角度θｂで回動した位置である。第３位置は、第３方向Ｄ３に延在するヨー軸Ｍ３を中心に電力変換装置１が角度θｂで回動した位置である。

そこで、本実施形態において、カバー４０は、カバー上面４１ａと第１立設壁部４３と第２立設壁部４８との間に排水経路５０（図３参照）を形成するように構成されている。そして、このカバー４０は、車両搭載時の搭載姿勢によらず被水時に排水経路５０における高低差を利用して第１立設壁部４３の上端４３ａを下回る水位で排水を行うように構成されている。

排水経路５０には、３つの経路５１，５２，５３が含まれる。第１経路５１は、立設壁部４８の第１壁面４８ａと第２壁面４８ｂとが連接する連接部５１ａに形成される径路、即ち第２壁面４８ｂを乗り越える経路である。第２経路５２は、立設壁部４８の第１壁面４８ａの両端部のうち第１方向Ｄ１について第２壁面４８ｂとは反対側の端部５２ａに形成される径路である。この第２経路５２は、第１壁面４８ａと立設壁部４３とによって区画される領域を通ってカバー上面４１ａの縁部に至る。第３経路５３は、立設壁部４８の第２壁面４８ｂの両端部のうち第２方向Ｄ２について第１壁面４８ａとは反対側の端部５３ａに形成される径路である。この第３経路５３は、第２壁面４８ｂと立設壁部４３とによって区画される領域を通ってカバー上面４１ａの縁部に至る。

本体部４１のカバー上面４１ａは立設壁部４３，４８に対して低所となるため、本体部４１のカバー上面４１ａに高低差（「段差」或いは「凹凸」ともいう。）が形成される。この高低差によって本体部４１のカバー上面４１ａを異なる３方向に延びる経路５１，５２，５３（排水経路５０）が形成され、これら３つの経路５１，５２，５３を通じて円滑に排水を行うことができる。

ここで、本発明者は、上記構成のカバー４０の設計を支援するために、カバー４０についての排水構造モデルを作成し、この排水構造モデルに基づいてカバー４０を設計する手法を確立した。以下、この手法について具体的に説明する。この手法には第１ステップＳ１〜第３ステップＳ３までの３つのステップが含まれている。

（第１ステップ）
第１ステップＳ１は、カバー４０の排水構造を設計パラメータによって一般化するステップである。図７に示されるように、先ず、カバー４０の排水構造をモデル化した排水構造モデル４０Ｍを作成した。

排水構造モデル４０Ｍにおいて、第１立設壁部４３は、上方視が四角形をなす４つの平板部４４，４５，４６，４７からなる。第１平板部４４及び第４平板部４７は、互いに平行に第１方向Ｄ１に延在するように構成されている。第２平板部４５は、第１平板部４４の一端部から第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２に延在するように構成されている。第３平板部４６は、第１平板部４４の他端部から第２方向Ｄ２に延在するように構成されている。一方で、立設壁部４８の第１壁面４８ａは、立設壁部４３の第１平板部４４に沿って延在するように構成されている。また、立設壁部４８の第２壁面４８ｂは、第１壁面４８ａに連接し且つ立設壁部４３の第２平板部４５に沿って延在するように構成されている。これにより、第１立設壁部４３は、立設壁部４８の第１壁面４８ａ及び第２壁面４８ｂによって二方向から取り囲まれている。

この排水構造モデル４０Ｍにおいて、原点Ｏから第１方向Ｄ１に沿って延びる軸をＸ軸とし、原点Ｏから第２方向Ｄ２に沿って延びる軸をＹ軸とし、原点Ｏから第３方向Ｄ３に沿って延びる軸をＺ軸とした。このとき、カバー４０のカバー上面４１ａ、第１壁面４８ａ及び第２壁面４８ｂの３つが接する点を原点Ｏとした。即ち、これら３つの面４１ａ，４８ａ，４８ｂのそれぞれが原点Ｏにおいて他の２つの面に連接している。

ここで、図８に示されるように、立設壁部４８について、第１壁面４８ａのＸ軸方向（第１方向Ｄ１）の延在長さをｃとし、第２壁面４８ｂのＹ軸方向（第２方向Ｄ２）の延在長さをｂとした。また、立設壁部４８の第１壁面４８ａと立設壁部４３の第１平板部４４との間のＹ軸方向（第２方向Ｄ２）の距離をｖとし、立設壁部４８の第２壁面４８ｂと第１立設壁部４３の第２平板部４５との間のＸ軸方向（第１方向Ｄ１）の距離をｕとした。この場合、距離ｖを、第１壁面４８ａと第２壁面４８ｂとの境界から第１平板部４４までのＹ軸方向（第２方向Ｄ２）の距離、或いは原点Ｏから第１平板部４４までのＹ軸方向（第２方向Ｄ２）の距離ということもできる。また、距離ｕを、第２壁面４８ｂとカバー上面４１ａとの境界から第２平板部４５までのＸ軸方向（第１方向Ｄ１）の距離、或いは原点Ｏから第２平板部４５までのＸ軸方向（第１方向Ｄ１）の距離ということもできる。更に、立設壁部４８の第１壁面４８ａが立設壁部４３の第１平板部４４となす角度をθとした。

図９に示されるように、立設壁部４３の立設高さ、したがって第１平板部４４及び第２平板部４５の立設高さをｗとした。この立設高さｗを、開口４２への水の侵入を防ぐ（シールする）ためのシール高さともいう。また、立設壁部４８について、第２壁面４８ｂのＺ軸方向（第３方向Ｄ３）の立設高さをａとした。また、第２壁面４８ｂの立設高さａが立設壁部４３の立設高さｗを上回るように設定されている。

（第２ステップ）
第２ステップＳ２は、排水構造モデル４０Ｍにおいて、被水時にカバー４０のカバー上面４１ａと立設壁部４８との間の領域に水が最大限に溜まる状態（以下、「最大水溜り状態」ともいう。）を想定し、この最大水溜り状態を定式化するステップである。

図１０に示されるように、搭載姿勢の変化によって排水構造モデル４０Ｍが最大水溜り状態にあるとき、カバー４０のカバー上面４１ａと立設壁部４８との間の領域に水溜り領域Ｒが形成される。この水溜り領域Ｒは、四面体ＯＡＢＣによって表現される。この水溜り領域Ｒの水面Ｓは三角形ＡＢＣが延在する平面上にある。ここで、点Ａは、立設壁部４８の第２壁面４８ｂの上端のＺ軸線上の点である。点Ｂは、立設壁部４８の第２壁面４８ｂの先端のＹ軸線上の点である。点Ｃは、立設壁部４８の第１壁面４８ａの先端のＸ軸線上の点である。

この場合、水溜り領域Ｒの水面Ｓ（三角形ＡＢＣ）上の任意の点の座標は、下記の式（ｆ１）によって定義される。

ただし、下記の式（ｆ２）及び式（ｆ３）が成り立つものとする。

（第３ステップ）
第３ステップＳ３は、第２ステップＳ２で得られた式（ｆ１）〜（ｆ３）に基づいて、電力変換装置１の車両搭載時の搭載姿勢によらず、水溜り領域Ｒの水が立設壁部４３の上端４３ａを乗り越えない条件（以下、「適正排水条件」ともいう。）を定式化するステップである。この適正排水条件は、次の第１構造又は第２構造によって具現化される。

図１１に示されるように、第１構造は、被水時に形成される水溜り領域Ｒから外れた位置に開口４２を配置した構造である。この第１構造によれば、立設壁部４３の立設高さに相当する、水溜り領域Ｒの水位上昇が許容される。即ち、立設壁部４３の立設高さが開口４２への水の侵入を防ぐマージンとなる。この第１構造を定式化することによって、下記の式（１）が導出される。

ただし、式（１）は、０≦ｕ≦ｃなる範囲において成り立つ。
従って、式（１）を満たす場合に、上記の適正排水条件が満足される。

図１２に示されるように、第２構造は、被水時に形成される水溜り領域Ｒの水面Ｓよりも高所に立設壁部４３の上端４３ａが常時に位置するようにした構造である。この第２構造によれば、搭載姿勢が変化した場合に、立設壁部４３の上端４３ａを下回る位置に水溜り領域Ｒの水面Ｓの水位を維持できる。この第２構造を定式化することによって、下記の式（２）及び（３）が導出される。

ただし、式（２）及び（３）は、０≦ｕ≦ｃなる範囲において成り立つ。
従って、式（２）及び（３）の両方の式を満たす場合に、上記の適正排水条件が満足される。

次に、実施形態１の電力変換装置１の作用効果について説明する。

上記の電力変換装置１のカバー４０によれば、電力変換装置１の車両搭載時の搭載姿勢が変化した場合でも、被水時に開口４２のまわりに流入した水は、立設壁部４３の上端４３ａに到達しにくい状態でカバー４０の排水経路５０によって排水される。これにより、被水時に立設壁部４３の上端４３ａを越えて水が開口４２に流入する機会を減らすことができる。特に、上記の式（１）、或いは上記の式（２）及び（３）に基づいて設計されたカバー４０を使用することによって、被水時にカバー４０の開口４２を通じてケース３１内に水が侵入することを抑制できる。
また、被水時に形成される水溜り領域Ｒの水を排水経路５０の３つの経路５１，５２，５３のそれぞれを通じて円滑に排水することができる。

（実施形態２）
実施形態２の電力変換装置１０１は、実施形態１の電力変換装置１とはカバーの構成のみが異なる。その他の構成は、実施形態１と同様である。従って、ここでは図１３を参照しつつ、実施形態２におけるカバー１４０の構成のみについて説明するものとし、その他の要素の説明は省略する。また、図１３において、図３に示される要素と同一の要素には同一の符号を付している。

図１３に示されるように、実施形態２におけるカバー１４０は、ケース３１の上部を覆うものであり、前記のカバー４０の立設壁部４８に代えて、第２立設壁部としての立設壁部１４８を備えている。この立設壁部１４８は、立設壁部４３の外側に立設するように構成され、第１壁面１４８ａ、第２壁面１４８ｂ及び第３壁面１４８ｃを有する。

第１壁面１４８ａは、第３方向Ｄ３について立設壁部４３の立設高さを上回る高さで立設し、且つ立設壁部４３に沿って第１方向Ｄ１に延在するように構成されている。第２壁面１４８ｂは、第１壁面１４８ａの第１方向Ｄ１についての一端部に連接し、第３方向Ｄ３について第１壁面１４８ａと同じ高さで立設し、且つ立設壁部４３に沿って第２方向Ｄ２に延在するように構成されている。第３壁面１４８ｃは、第１壁面１４８ａの第１方向Ｄ１についての他端部に連接し、第３方向Ｄ３について立設壁部４３と第１壁面１４８ａとの間の高さで立設し、且つ立設壁部４３に沿って第２方向Ｄ２に延在するように構成されている。

カバー１４０は、カバー上面４１ａと第１立設壁部４３と第２立設壁部１４８との間に排水経路１５０（図１３参照）を形成するように構成されている。そして、このカバー１４０は、車両搭載時の搭載姿勢によらず被水時に第１立設壁部４３の上端４３ａを下回る水位で排水経路１５０における高低差を利用して排水を行うように構成されている。

排水経路１５０には、３つの経路１５１，１５２，１５３が含まれる。第１経路１５１は、立設壁部１４８の第１壁面１４８ａと第２壁面１４８ｂとが連接する連接部１５１ａに形成される径路、即ち第２壁面１４８ｂを乗り越える経路である。第２経路１５２は、第１壁面１４８ａと第３壁面１４８ｃとが連接する連接部１５２ａに形成される径路、即ち第３壁面１４８ｃを乗り越える経路である。第３経路１５３は、第２壁面１４８ｂの両端部のうち第２方向Ｄ２について第１壁面１４８ａとは反対側の端部１５３ａに向けて形成される径路である。この第３経路１５３は、第２壁面１４８ｂと立設壁部４３とによって区画される領域を通ってカバー上面４１ａの縁部に至る。

本体部４１のカバー上面４１ａは立設壁部４３，１４８に対して低所となるため、本体部４１のカバー上面４１ａに高低差（「段差」或いは「凹凸」ともいう。）が形成される。この高低差によって本体部４１のカバー上面４１ａを異なる３方向に延びる経路１５１，１５２，１５３（排水経路１５０）が形成され、これら３つの経路１５１，１５２，１５３を通じて円滑に排水を行うことができる。

ここで、本発明者は、実施形態１の場合と同様に、上記構成のカバー１４０の設計を支援するために、カバー１４０についての排水構造モデルを作成し、この排水構造モデルに基づいてカバー１４０を設計する手法を確立した。この手法には、第１ステップＳ１０１〜第３ステップＳ１０３までの３つのステップが含まれている。

（第１ステップ）
第１ステップＳ１０１によって図１４に示される排水構造モデル１４０Ｍを作成した。この排水構造モデル１４０Ｍにおいて、立設壁部１４８の第１壁面１４８ａは、立設壁部４３の第１平板部４４に沿って延在するように構成されている。また、立設壁部１４８の第２壁面１４８ｂは、第１壁面１４８ａに連接し且つ立設壁部４３の第２平板部４５に沿って延在するように構成されている。更に、立設壁部１４８の第３壁面１４８ｃは、第１壁面１４８ａに連接し且つ立設壁部４３の第３平板部４６に沿って延在するように構成されている。これにより、第１立設壁部４３は、立設壁部１４８の第１壁面１４８ａ、第２壁面１４８ｂ及び第３壁面１４８ｃによって三方向から取り囲まれている。また、カバー１４０のカバー上面４１ａ、第１壁面１４８ａ及び第２壁面１４８ｂの３つが接する点を原点Ｏとした。即ち、これら３つの面４１ａ，１４８ａ，１４８ｂのそれぞれが原点Ｏにおいて他の２つの面に連接している。

ここで、図１５に示されるように、立設壁部１４８について、第１壁面１４８ａのＸ軸方向（第１方向Ｄ１）の延在長さをｃとし、第２壁面１４８ｂのＹ軸方向（第２方向Ｄ２）の延在長さをｂとした。また、立設壁部１４８の第１壁面１４８ａと立設壁部４３の第１平板部４４との間のＹ軸方向（第２方向Ｄ２）の距離をｖとし、立設壁部１４８の第２壁面１４８ｂと第１立設壁部４３の第２平板部４５との間のＸ軸方向（第１方向Ｄ１）の距離をｕとした。この場合、距離ｖを、第１壁面１４８ａとカバー上面４１ａとの境界から第１平板部４４までのＹ軸方向（第２方向Ｄ２）の距離、或いは原点Ｏから第１平板部４４までのＹ軸方向（第２方向Ｄ２）の距離ということもできる。また、距離ｕを、第２壁面１４８ｂとカバー上面４１ａとの境界から第２平板部４５までのＸ軸方向（第１方向Ｄ１）の距離、或いは原点Ｏから第２平板部４５までのＸ軸方向（第１方向Ｄ１）の距離ということもできる。

図１６に示されるように、立設壁部４３の立設高さ、したがって第１平板部４４及び第２平板部４５の立設高さをｗとした。また、立設壁部１４８について、第２壁面１４８ｂのＺ軸方向（第３方向Ｄ３）の立設高さをａとし、第３壁面１４８ｃのＺ軸方向（第３方向Ｄ３）の立設高さをｄとした。また、第２壁面１４８ｂの立設高さａが立設壁部４３の立設高さｗを上回り、且つ第３壁面１４８ｃの立設高さｄが、第２壁面１４８ｂの立設高さａと立設壁部４３の立設高さｗとの間になるように設定されている。

図１７に示されるように、立設壁部１４８について、第１壁面１４８ａの傾斜角度をθとした。

（第２ステップ）
第２ステップＳ１０２によれば、図１８に示されるように、搭載姿勢の変化によって排水構造モデル１４０Ｍが最大水溜り状態にあるとき、カバー１４０のカバー上面４１ａと立設壁部１４８との間の領域に水溜り領域Ｒが形成される。この水溜り領域Ｒの水面Ｓは三角形ＡＢＣが延在する平面上にある。ここで、点Ａは、立設壁部１４８のうち第１壁面１４８ａの上端と第２壁面１４８ｂの上端との境界点である。点Ｂは、立設壁部１４８の第２壁面１４８ｂの先端のＹ軸線上の点である。点Ｃは、立設壁部１４８において第１壁面１４８ａと第３壁面１４８ｃの上端との境界点である。

この場合、水溜り領域Ｒの水面Ｓ（三角形ＡＢＣ）上の任意の点の座標は、下記の式（ｆ４）によって定義される。

ただし、下記の式（ｆ５）〜（ｆ８）が成り立つものとする。

（第３ステップ）
第３ステップＳ１０３では、第２ステップＳ１０２で得られた式（ｆ４）〜（ｆ８）に基づいて、電力変換装置１０１の車両搭載時の搭載姿勢によらず、水溜り領域Ｒの水が立設壁部４３の上端４３ａを乗り越えない適正排水条件を定式化した。

この適正排水条件は、図１９に示される第３構造によって具現される。この第３構造は、水溜り領域Ｒの水面Ｓよりも高所に立設壁部４３の上端４３ａが常時に位置するようにした構造である。この第３構造によれば、搭載姿勢が変化した場合に、立設壁部４３の上端４３ａを下回る位置に水溜り領域Ｒの水面Ｓの水位を維持できる。この第３構造を定式化することによって、下記の式（４）〜（７）が導出される。

ただし、式（４）〜（７）は、０≦ｕ≦ｃなる範囲において成り立つ。
従って、式（４）〜（７）の全ての式を満たす場合に、上記の適正排水条件が満足される。

上記の電力変換装置１０１のカバー１４０によれば、電力変換装置１０１の車両搭載時の搭載姿勢が変化した場合でも、被水時に開口４２のまわりに流入した水は、立設壁部４３の上端４３ａに到達しにくい状態でカバー４０の排水経路１５０によって排水される。これにより、被水時に立設壁部４３の上端４３ａを越えて水が開口４２に流入する機会を減らすことができる。特に、上記の式（４）〜（７）に基づいて設計されたカバー１４０を使用することによって、被水時にカバー１４０の開口４２を通じてケース３１内に水が侵入することを抑制できる。
また、被水時に形成される水溜り領域Ｒの水を排水経路１５０の３つの経路１５１，１５２，１５３のそれぞれを通じて円滑に排水することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記の実施形態では、カバー４０，１４０の突出部４１ｂの一部を利用して立設壁部４８，１４８を構成する場合について例示したが、本構成に代えて、突出部４１ｂを省略し、且つ立設壁部４８，１４８の機能を有する部位のみをカバー４０，１４０に設けた構成を採用することもできる。

上記の実施形態では、カバー４０，１４０の開口４２及び立設壁部４３の上面視がともに四角形である場合について例示したが、開口４２及び立設壁部４３の上面視の少なくとも一方が四角形以外の形状となるように構成してもよい。

１，１０１ 電力変換装置
１０ インバータ（電力変換回路部）
１１ 半導体モジュール
３１ ケース
４０，１４０ カバー
４１ａ カバー上面
４２ 開口
４３ 第１立設壁部
４３ａ 上端
４４，４５，４６，４７ 平板部
４８ 第２立設壁部
４８ａ 第１壁面
４８ｂ 第２壁面
５０，１５０ 排水経路
５１，１５１ 第１経路
５１ａ，１５１ａ，１５２ａ 連接部
５２，１５２ 第２経路
５２ａ 端部
５３，１５３ 第３経路
５３ａ，１５３ａ 端部
６０ 外部機器
６１ コネクタ
１４８ 第２立設壁部
１４８ａ 第１壁面
１４８ｂ 第２壁面
１４８ｃ 第３壁面
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｒ 水溜り領域
Ｓ 水面

Claims (8)

1. 半導体モジュール（１１）を有する電力変換回路部（１０）と、
   上記電力変換回路部を収容するケース（３１）と、
   上記ケースの上部を覆うカバー（４０，１４０）と、
   を備え、
   上記カバーは、上記半導体モジュールに電気的に接続される外部機器（６０）のコネクタ（６１）を上記ケース内に挿入するためにカバー上面（４１ａ）に設けられた開口（４２）と、上記開口を取り囲むように上記カバー上面に立設した第１立設壁部（４３）と、上記第１立設壁部の外側において上記カバー上面に立設した第２立設壁部（４８，１４８）と、上記カバー上面と上記第１立設壁部と上記第２立設壁部とによって形成される排水経路（５０，１５０）と、を有し、車両搭載時の搭載姿勢によらず被水時に上記排水経路における高低差を利用して上記第１立設壁部の上端（４３ａ）を下回る水位で排水を行うように構成されている、電力変換装置（１，１０１）。
2. 上記カバーは、被水時に上記カバー上面と上記第２立設壁部の間に形成される水溜り領域（Ｒ）から外れた位置に上記開口が配置されるように構成されている、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 上記第１立設壁部は、上方視が四角形をなす４つの平板部（４４，４５，４６，４７）からなり、上記４つの平板部には、第１方向（Ｄ１）に延在する第１平板部（４４）と、上記第１平板部から上記第１方向と直交する第２方向（Ｄ２）に延在する第２平板部（４５）と、が含まれ、
   上記第２立設壁部は、上記第１立設壁部の上記第１平板部に沿って延在する第１壁面（４８ａ）と、上記第１壁面に連接し且つ上記第１立設壁部の上記第２平板部に沿って延在する第２壁面（４８ｂ）と、を有し、
   上記第２立設壁部について、上記第１壁面の上記第１方向の延在長さをｃとし、上記第２壁面の上記第２方向の延在長さをｂとし、上記第１壁面と上記第１立設壁部の上記第１平板部との間の上記第２方向の距離をｖとし、上記第２壁面と上記第１立設壁部の上記第２平板部との間の上記第１方向の距離をｕとし、上記第１壁面が上記第１立設壁部の上記第１平板部となす角度をθとしたとき、
   上記カバーは、０≦ｕ≦ｃなる範囲において下記の式（１）によって定義される構成を有する、請求項２に記載の電力変換装置。
   

   
4. 上記排水経路は、上記第２立設壁部の上記第１壁面と上記第２壁面とが連接する連接部（５１ａ）に形成される第１経路（５１）と、上記第１壁面の両端部のうち上記第１方向について上記第２壁面とは反対側の端部（５２ａ）に向けて形成される第２経路（５２）と、上記第２壁面の両端部のうち上記第２方向について上記第１壁面とは反対側の端部（５３ａ）に向けて形成される第３経路（５３）と、を備える、請求項３に記載の電力変換装置。
5. 上記カバーは、被水時に上記カバー上面と上記第２立設壁部の間に形成される水溜り領域（Ｒ）の水面（Ｓ）よりも高所に上記第１立設壁部の上記上端が常時に位置するように構成されている、請求項１に記載の電力変換装置。
6. 上記第１立設壁部は、上方視が四角形をなす４つの平板部（４４，４５，４６，４７）からなり、上記４つの平板部には、第１方向（Ｄ１）に延在する第１平板部（４４）と、上記第１平板部から上記第１方向と直交する第２方向（Ｄ２）に延在する第２平板部（４５）と、が含まれ、
   上記第２立設壁部は、上記第１立設壁部の上記第１平板部に沿って延在する第１壁面（４８ａ）と、上記第１壁面に連接し且つ上記第１立設壁部の上記第２平板部に沿って延在する第２壁面（４８ｂ）と、を有し、
   上記第１立設壁部について、上記第１平板部及び上記第２平板部の立設高さをｗとし、
   上記第２立設壁部について、上記第１壁面の上記第１方向の延在長さをｃとし、上記第２壁面の上記第２方向の延在長さをｂとし、上記第２壁面の立設高さをａとし、上記第１壁面と上記第１立設壁部の上記第１平板部との間の上記第２方向の距離をｖとし、上記第２壁面と上記第１立設壁部の上記第２平板部との間の上記第１方向の距離をｕとし、上記第１壁面が上記第１立設壁部の上記第１平板部となす角度をθとしたとき、
   上記カバーは、０≦ｕ≦ｃなる範囲において下記の式（２）及び（３）の双方によって定義される構成を有する、請求項５に記載の電力変換装置。
   

   

   
7. 上記第１立設壁部は、上方視が四角形をなす４つの平板部（４４，４５，４６，４７）からなり、上記４つの平板部には、第１方向（Ｄ１）に延在する第１平板部（４４）と、上記第１平板部から互いに平行に上記第１方向と直交する第２方向（Ｄ２）に延在する第２平板部（４５）及び第３平板部（４６）と、が含まれ、
   上記第２立設壁部は、上記第１立設壁部の上記第１平板部に沿って延在する第１壁面（１４８ａ）と、上記第１壁面に連接し且つ上記第１立設壁部の上記第２平板部に沿って延在する第２壁面（１４８ｂ）と、上記第１壁面に連接し且つ上記第１立設壁部の上記第３平板部に沿って延在する第３壁面（１４８ｃ）と、を有し、
   上記第１立設壁部について、上記第１平板部及び上記第２平板部の立設高さをｗとし、
   上記第２立設壁部について、上記第１壁面の上記第１方向の延在長さをｃとし、上記第２壁面の上記第２方向の延在長さをｂとし、上記第２壁面の立設高さをａとし、上記第３壁面の立設高さをｄとし、上記第１壁面と上記第１立設壁部の上記第１平板部との間の上記第２方向の距離をｖとし、上記第２壁面と上記第１立設壁部の上記第２平板部との間の上記第１方向の距離をｕとし、上記第１壁面の傾斜角度をθとしたとき、
   上記カバーは、０≦ｕ≦ｃなる範囲において下記の式（４）〜（７）によって定義される構成を有する、請求項５に記載の電力変換装置。
   

   

   

   

   
8. 上記排水経路は、上記第２立設壁部の上記第１壁面と上記第２壁面とが連接する連接部（１５１ａ）に形成される第１経路（１５１）と、上記第１壁面と上記第３壁面とが連接する連接部（１５２ａ）に形成される第１経路（１５２）と、上記第２壁面の両端部のうち上記第２方向について上記第１壁面とは反対側の端部（１５３ａ）に向けて形成される第３経路（１５３）と、を備える、請求項７に記載の電力変換装置。

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