JP2024002253A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材の巻き込みを防止して水密性に優れた電力変換装置の提供。【解決手段】電力変換装置は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、冷却液が流れる扁平管４ａと、扁平管４ａに装着され、扁平管４ａを半導体モジュールに熱的に接触するように保持するヘッダ５ｂと、を備え、ヘッダ５ｂは、扁平管４ａの端部が挿入されるシール嵌合穴２０と、扁平管４ａの外周面とシール嵌合穴２０の内周面との隙間を水密封止するためのシール部材６と、シール嵌合穴２０に連通する冷却液流路とを有し、シール部材６はシール嵌合穴２０に装着され、隙間を水密封止する凸部６ｃ，６ｄと、シール嵌合穴２０の開口側においてヘッダ５ｂに対して扁平管挿入方向に当接する突出部６ｂとを有する。【選択図】図９

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

電気自動車あるいはハイブリッド自動車においては、搭載される部品の小型化や低コスト化が重要視されている。バッテリの直流電流をモータの交流電流に変換する電力変換装置も例外ではなく、小型化や低コスト化が求められており、その結果、発熱密度が大きくなるため冷却性能を向上させる必要がある。

電力変換装置を構成する電子部品の中で、最も発熱量が大きいものはパワーモジュールである。そのため、パワーモジュールの放熱面に冷却液が流れる管状体の冷却器を設けて、パワーモジュールを冷却する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、接触面積を大きくするために扁平な管状体が用いられている。特許文献１に記載の技術では、管状体の端部に弾性シールリングを装着し、冷却液給排部の管挿入保持部に挿入することで、扁平な管状体と冷却給排部との隙間を封止するようにしている。

特開２０１６－７６６４４号公報

ところで、冷却液が流れる管状体が扁平管の場合にはシール部材と直線状に接する部分が長く、管状体の端部にシール部材を装着して管挿入保持部に挿入する際、または、シール部材が設けられた管挿入保持部に管状体の端部を挿入する際に、シール部材の巻き込みが生じるおそれがあった。

本発明の態様による電力変換装置は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、冷却液が流れる扁平管と、前記扁平管の両端にそれぞれ装着され、該扁平管を前記半導体モジュールに熱的に接触するように保持する一対のヘッダと、を備え、前記ヘッダは、前記扁平管の端部が挿入される挿入穴と、前記扁平管の外周面と前記挿入穴の内周面との隙間を水密封止するためのシール部材と、前記挿入穴に連通する冷却液流路とを有し、前記シール部材は前記挿入穴に装着され、前記隙間を水密封止する封止部と、前記挿入穴の開口側において前記ヘッダに対して扁平管挿入方向に当接する当接部とを有する。

本発明によれば、シール部材の巻き込みを防止して水密性に優れた電力変換装置を提供することができる。

図１は、電力変換装置の分解斜視図である。 図２は、電力変換装置を図１のＡ方向から見た断面図である。 図３は、図２のＢ－Ｂ断面図である。 図４は、図２の破線Ｃで囲んだ領域の拡大図である。 図５は、上側のヘッダの構造を示す断面図である。 図６は、図５のＤ矢視図である。 図７は、下側のヘッダの構造を示す断面図である。 図８は、シール部材の扁平管挿入前の状態を示す断面図である。 図９は、ヘッダに扁平管が挿入された状態を示す断面図である。 図１０は、変形例１を示す図である。 図１１は、第２の実施形態を説明する図である。 図１２は、第３の実施形態を説明する図である。 図１３は、第４の実施形態を説明する図である。 図１４は、第５の実施形態を説明する図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。また、以下の説明では、同一または類似の要素および処理には同一の符号を付し、重複説明を省略する場合がある。なお、以下に記載する内容はあくまでも本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではなく、他の種々の形態でも実施する事が可能である。

（第１の実施形態）
図１は、電力変換装置の分解斜視図である。電力変換装置１は、パワーモジュール２を備える。図１に示す例では、３つのパワーモジュール２を備えているが、パワーモジュール２の数は３に限定されるものではない。なお、本実施の形態では、図１に示すようにｘｙｚ座標軸を設定する。すなわち、ｘ方向に複数のパワーモジュール２は配列され、パワーモジュール２の厚さ方向をｚ方向とする。

各パワーモジュール２は内部にインバータの上アーム回路、下アーム回路を備えており、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する。パワーモジュール２の表裏両面には放熱面が設けられ、放熱面以外は樹脂等の封止材によりモールドされている。各パワーモジュール２の表裏両面には、冷却器として機能する扁平管４ａ，４ｂが設けられている。扁平管４ａ，４ｂは、ＴＩＭ（Thermal Interface Material）３を介してパワーモジュール２の放熱面と熱的に接触している。ＴＩＭ３は、例えば、パワーモジュール２の表裏両面に塗布されている。

扁平管４ａの両端には冷却液の給排を行うヘッダ５ａ、５ｂが設けられ、扁平管４ｂの両端には冷却液の給排を行うヘッダ５ｃ、５ｄが設けられている。扁平管４ａとヘッダ５ａ、５ｂとの接続部、および、扁平管４ｂとヘッダ５ｃ、５ｄとの接続部には、冷却液の漏れを防止するシール部材６がそれぞれ設けられている。シール部材６は、ゴムなどの弾性材により形成される。

図２は、各部材が組付けられた状態の電力変換装置１を示す図であり、電力変換装置１を図１のＡ方向から見た断面図である。シール部材６を装着した図示上側のヘッダ５ａ、５ｂに、上側の扁平管４ａの端部が挿入されている。同様に、シール部材６を装着した図示下側のヘッダ５ｃ、５ｄに、下側の扁平管４ｂの端部が挿入されている。表裏両面にＴＩＭ３が塗布されたパワーモジュール２を扁平管４ａと扁平管４ｂとで挟持することにより、パワーモジュール２が保持される。

図３は、図２のＢ－Ｂ断面図である。図３に示すように、ＴＩＭ３の密着性を向上させるために、扁平管４ａとベースプレート７とを板バネ１２で挟むことで、上側の扁平管４ａがパワーモジュール２に押圧される、さらに、パワーモジュール２が下側の扁平管４ｂに押圧される。各扁平管４ａ，４ｂの内部には、それらの長手方向に複数の流路４１が形成されている。上側のヘッダ５ｂと下側のヘッダ５ｄとを貫通するボルト１９を、ベースプレート７に形成したネジ穴１８に螺合させることで、ヘッダ５ｂ，５ｄが一体にベースプレート７に固定される。なお、図示は省略するが、図１に示すヘッダ５ａ，５ｃについても同様の方法でベースプレート７に固定される。ベースプレート７には、冷却液の供給口１０および排出口１１が形成されている。図示は省略したが、供給口１０および排出口１１は、それぞれシステム側の冷却液流路（不図示）と接続される。

図４は、図２の破線Ｃで囲んだ領域の拡大図である。ヘッダ５ｂとヘッダ５ｄとは、上下に積層するように接続される。ヘッダ５ｂには、ヘッダ５ｄの上面に形成された軸部１５が挿入される挿入穴１４が形成されている。ヘッダ５ｂに接続された扁平管４ａの流路４１は、ヘッダ５ｂの連通孔２１を介して挿入穴１４と連通している。挿入穴１４には、ヘッダ５ｄの上面に形成された軸部１５が挿入される。図１に示すように、軸部１５は、ｙ方向に細長いリング状の凸部である。軸部１５の外周面には、Ｏリング１７が装着されるシール溝１６が形成されている。Ｏリング１７により、挿入穴１４と軸部１５との接続部の水密性が保たれる。

軸部１５には、ヘッダ５ｂを図示上下方向（ｚ方向）に貫通する貫通孔１５５が形成されている。ヘッダ５ｄに接続された扁平管４ｂの流路４１は、ヘッダ５ｄの連通孔２１を介して貫通孔１５５と連通している。貫通孔１５５は、ヘッダ５ｄが固定されたベースプレート７の排出口１１と連通している。ベースプレート７の上面にはシール溝８が設けられ、シール溝８にはＯリング９が設けられている。Ｏリング９により、ヘッダ５ｄとベースプレート７との接続部の水密性が保持される。

なお、説明は省略するが、図２の断面図に示すように、ヘッダ５ａ，５ｃの構造、および、ヘッダ５ｃとベースプレート７との接続構造は、上述したヘッダ５ｂ，５ｄとの構造、および、ヘッダ５ｄとベースプレート７との接続構造と同様の構成になっている。

ベースプレート７の供給口１０に供給された冷却液はヘッダ５ｃの貫通孔１５５に流入し、連通孔２１を介して扁平管４ｂの流路４１に流入すると共に、ヘッダ５ａの挿入穴１４および連通孔２１を介して扁平管４ａの流路４１に流入する。扁平管４ａをヘッダ５ａ側からヘッダ５ｂ側へと流れた冷却液は、ヘッダ５ｂの連通孔２１および挿入穴１４を介してヘッダ５ｄの貫通孔１５５へ流入する。一方、扁平管４ｂをヘッダ５ｃ側からヘッダ５ｄ側へと流れた冷却液は、ヘッダ５ｄの連通孔２１を介して貫通孔１５５へ流入する。そして、貫通孔１５５へ流入した冷却液は、ベースプレート７の排出口１１から排出される。

図５は、上側のヘッダ５ｂの構造を示す図であって、図１のＡ方向から見た断面図である。また、図６は図５のＤ矢視図である。ヘッダ５ｂには、シール部材６が装着されるシール嵌合穴２０、ヘッダ５ｄの軸部１５が挿入される挿入穴１４、シール嵌合穴２０と挿入穴１４とを連通する連通孔２１、および、ボルト締結用の貫通孔１３が形成されている。シール嵌合穴２０には、段差部２０ａ、位置決め部２０ｂおよび内周面２０ｃが設けられている。連通孔２１は、シール嵌合穴２０の底部である位置決め部２０ｂに形成されている。図６に示すように、段差部２０ａ、内周面２０ｃおよび連通孔２１の断面形状は、ｙ方向に長い長円形状となっている。

図７は、下側のヘッダ５ｄの構造を示す図であって、図１のＡ方向から見た断面図である。ヘッダ５ｂの場合と同様に、ヘッダ５ｄにもシール部材６が装着されるシール嵌合穴２０が形成されている。シール嵌合穴２０の形状は、ヘッダ５ｂのシール嵌合穴２０と同一であり、段差部２０ａ、位置決め部２０ｂおよび内周面２０ｃを備えている。ヘッダ５ｄの図示上面には軸部１５が形成されている。

図１，７からも分かるように、軸部１５をｘｙ平面に平行な面における断面形状（外周面形状）はｙ方向に長い長円形状となっており、軸部１５の外周面を一周するようにシール溝１６が形成されている。冷却液流路として機能する貫通孔１５５は、ヘッダ５ｄの軸部１５の部分を図示上下に貫通するように形成されている。貫通孔１５５も、ｘｙ平面に平行な面における断面形状（外周面形状）はｙ方向に長い長円形状となっており、連通孔２１によりシール嵌合穴２０と連通している。

図８は、ヘッダ５ｂに装着されたシール部材６の、扁平管４ａを挿入する前の状態を示す図である。シール部材６は、ヘッダ５ｂのシール嵌合穴２０に装着される。シール部材６が装着されたシール嵌合穴２０の開口部には、押さえ板２２が設けられている。押さえ板２２は、ボルト２３によってヘッダ５ｂに固定される。押さえ板２２には、扁平管４ａが挿通される貫通孔２３０が形成されている。シール部材６は、長円形状のリング状柱状体であるリング部６ａと、リング部６ａから外周方向に突出する突出部６ｂとを備える弾性体シールである。突出部６ｂは、リング部６ａを一周するフランジ形状に形成されている。また、リング部６ａには、外周面を一周するように形成された凸部６ｃと、内周面を一周するように形成された凸部６ｄとが設けられている。

内周面に形成された凸部６ｄの頂点により囲まれた開口部分の大きさは、扁平管４ａの断面の大きさよりも小さく設定される。シール部材６は位置決め部２０ｂと押さえ板２２とにより挟まれているので、扁平管４ａをヘッダ５ｂに対して矢印のようにｘ正方向に挿入すると、リング部６ａが外周方向に押し拡げられることになる。

図９は、ヘッダ５ｂに扁平管４ａが挿入された状態を示す図である。扁平管４ａは、先端がシール嵌合穴２０の位置決め部２０ｂと当接するまで挿入される。図９に示す状態では、扁平管４ａの外周面にシール部材６の凸部６ｄが当接し、主に凸部６ｃ，６ｄが形成された部分が径方向に圧縮変形される。シール部材６の凸部６ｃ，６ｄが形成されている部分の厚さ寸法は、全周にわたって１０～４０％程度圧縮される。扁平管４ａの外周面は凸部６ｄから圧縮力の反力を全周に受け、扁平管４ａは上下の反力が釣り合う位置で位置決めされる。圧縮された凸部６ｄが扁平管４ａの外周面に密着することで、扁平管４ａとシール部材６との間の水密性が保たれる。また、圧縮された凸部６ｃがシール嵌合穴２０の内周面２０ｃに密着することで、シール部材６とヘッダ５ｂとの間の水密性が保たれる。

上述のように、扁平管挿入によりシール部材６が圧縮されるので、扁平管４ａが挿入される際には、凸部６ｄは扁平管４ａが挿入される方向（ｘ正方向）に摩擦力を受ける。この摩擦力によって、リング部６ａのｘ正方向の端面は、扁平管４ａの挿入方向に位置決め部２０ｂと当接する。また、リング部６ａの外周側に突出している突出部６ｂは、扁平管４ａの挿入方向に段差部２０ａの底部と当接する。そのため、扁平管４ａを挿入する際には、シール部材６の凸部６ｄにおいて挿入方向（ｘ正方向）に摩擦力を受けるが、それに対して、シール部材６はｘ負方向の反力をシール嵌合穴２０の段差部２０ａの底面と位置決め部２０ｂとから受けることになる。

ところで、扁平管４ａが挿入される際に、凸部６ｄが扁平管４ａの挿入方向（図示右方向）に摩擦力を受けると、シール部材６には、シール部材６を挿入方向への巻き込む力や、シール部材６を潰すような力が加わることになる。しかし、突出部６ｂが段差部２０ａの底面から反力を受け、リング部６ａの端面が位置決め部２０ｂから反力を受けることにより、シール部材６の扁平管挿入方向への位置ずれや巻き込みを防止することができる。なお、少なくとも突出部６ｂが段差部２０ａの底面と当接することで、シール部材６の巻き込みは防止されるが、加えて、リング部６ａが位置決め部２０ｂに当接する構成とすることで、より確実に巻き込み防止を図ることができる。その結果、組立性の向上を図ることができる。

また、押さえ板２２を設けたことにより、以下の効果を奏する。図９に示す状態で冷却液を流すと、シール部材６は図示左方向に向かって液圧を受けることになる。仮に押さえ板２２が無い場合には、シール部材６の凸部６ｃ，６ｄにおける静止摩擦力が液圧よりも大きければシール部材６がシール嵌合穴２０から離脱するのを防止できるが、液圧が静止摩擦力よりも大きいとシール部材６の離脱を防止できない。一方、押さえ板２２を設けることで、冷却液の液圧によるシール部材６のシール嵌合穴２０からの離脱を防止することができる。

なお、シール部材６は、図１０に示す変形例１のようにリング部６ａに凸部６ｃ，６ｄを設けない構成であっても良い。この場合には、扁平管挿入によりリング部６ａが径方向に圧縮されることにより、リング部６ａの内周面が扁平管４ａの外周面に密着すると共に、リング部６ａの外周面がシール嵌合穴２０の内周面２０ｃに密着することで水密性が保たれる。ただし、図９の場合には、シール部材６のリング部６ａに凸部６ｃ，６ｄを設けることで、扁平管４ａの挿入によりシール部材６を径方向に圧縮した際の圧縮力が凸部６ｃ，６ｄに集中する。その結果、扁平管４ａの外周面およびシール嵌合穴２０の内周面２０ｃに作用する圧縮力の反力が大きくなり、水密性をより向上させることができる。

また、シール部材６はゴム等の弾性体で形成されているので、扁平管挿入によりシール部材６が径方向に圧縮された際に図９の左右方向にも伸びようとする。しかし、押さえ板２２によりその伸びが規制されるので、凸部６ｃ，６ｄが設けられている部分の径方向の圧縮力がより大きくなり、水密性が向上する。

さらにまた、図２，４に示すように、下側のヘッダ５ｃ、５ｄの軸部１５を上側のヘッダ５ｂ，５ｄの挿入穴１４に挿入する構成とし、Ｏリング１７により水密性を保つ構成とした。それにより、パワーモジュール２およびＴＩＭ３の厚さ寸法（ｚ方向の寸法）にばらつきがあった場合でも、その寸法ばらつきを軸部１５の挿入量によって吸収することができる。また、扁平管４ａ，４ｂが弾性体のシール部材６で保持されることで、車両搭載時の振動による変位を吸収し、扁平管４ａ，４ｂやヘッダ５ａ～５ｄにかかる応力を緩和できる。

なお、本実施形態では、押さえ板２２はボルト２３で固定される構造であるが、溶接などの接合方法で固定されても良い。

（第２の実施形態）
図１１は第２の実施形態を説明する図であり、図９の場合と同様にヘッダ５ｂの部分の断面図である。第２の実施形態では、図９の押さえ板２２に代えて、液圧によるシール部材６の離脱を防止するための内周側凸部６ｅをシール部材６に設けた。この内周側凸部６ｅは、リング部６ａの内周面の一周に亘ってリング状に形成されていても良いし、複数の内周側凸部６ｅが一周に亘って離間して形成されていても良い。シール部材６に挿入された扁平管４ａの先端は、リング部６ａから内周側に突出する内周側凸部６ｅに当接する。その結果、内周側凸部６ｅは、扁平管４ａの先端とシール嵌合穴２０の位置決め部２０ｂとにより挟持される。説明は省略するが、ヘッダ５ａ，５ｃ，５ｄのシール嵌合穴２０およびシール部材６に関しても、ヘッダ５ｂにおけるシール嵌合穴２０およびシール部材６と同様の構成とされる。

第２の実施形態の場合も、シール部材６の凸部６ｃ，６ｄにより水密性が保たれる。また、突出部６ｂが段差部２０ａの底部と当接することにより、扁平管４ａをシール部材６に挿入した際のシール部材６の巻き込みが防止される。さらに、第２の実施形態では、液圧がかかったときに扁平管４ａの先端が内周側凸部６ｅに当接することで、シール部材６は、上側の扁平管４ａの先端から図示右方向に反力を受け、液圧によるシール嵌合穴２０からの離脱が防止される。そして、押さえ板２２のような離脱防止用部品を追加で設ける必要がないので、部品点数を削減することができ、組立性が向上する。

（第３の実施形態）
図１２は第３の実施形態を説明する図であり、図９の場合と同様にヘッダ５ｂの部分の断面図である。図９の構成と比較して、第３の実施の形態では、ヘッダ５ｂのシール嵌合穴２０の開口部に内周側に突出する張出部５０を形成することで、図９に示す押さえ板２２を省略した。シール嵌合穴２０は、リング部６ａが当接する位置決め部２０ｂ、凸部６ｃが密着する内周面２０ｃ、および、突出部６ｂが配置される溝部２０ｄを備える。なお、図１２に示す例では、張出部５０はシール嵌合穴２０の開口部にリング状に形成されているが、複数の張出部５０を離間してリング状に配置するようにしても良い。シール部材６をシール嵌合穴２０に装着する際には、シール部材６を変形させてシール嵌合穴２０内に挿入する。説明は省略するが、ヘッダ５ａ，５ｃ，５ｄにおいても、ヘッダ５ｂの場合と同様のシール嵌合穴２０、シール部材６および張出部５０が設けられる。

第３の実施形態では、液圧によるｘ負方向の力がシール部材６に加わると、シール部材６は張出部５０からｘ正方向の反力を受ける。その結果、液圧によるシール部材６のシール嵌合穴２０からの離脱を防止することができる。そして、押さえ板２２のような離脱防止用部品を追加で設ける必要がないので、部品点数を削減することができ、組立性が向上する。なお、機械加工による張出部５０および溝部２０ｄの形成が難しい場合には、３次元造形や、シール嵌合穴２０の開口縁部を塑性変形加工などにより成形すれば良い。

（第４の実施形態）
図１３は第４の実施形態を説明する図であり、図９の場合と同様にヘッダ５ｂの部分の断面図である。扁平管４ａの外周面には段差４０が形成され、段差よりも先端側の挿入部４２がシール部材６に挿入される。段差４０は、挿入部４２の外周面から突出するように形成されて、シール部材６の端面６０、すなわち、シール嵌合穴２０の開口側の端面６０に当接する。段差４０は、扁平管４ａを押出成形した後に、例えば、切削加工等により形成される。説明は省略するが、ヘッダ５ａ，５ｃ，５ｄにおいても、ヘッダ５ｂの場合と同様に、扁平管４ａ，４ｂの端部領域に段差４０および挿入部４２が設けられている。

第４の実施形態では、液圧によるｘ負方向の力がシール部材６に加わると、シール部材６は扁平管４ａの段差４０からｘ正方向の反力を受ける。その結果、液圧によるシール部材６のシール嵌合穴２０からの離脱を防止することができる。第４の実施形態の場合も、段差４０を設けることで、押さえ板２２のような離脱防止用部品を追加で設ける必要がなく、部品点数を削減することができ、組立性が向上する。

（第５の実施形態）
図１４は第５の実施形態を説明する図であり、図９の場合と同様にヘッダ５ｂの部分の断面図である。シール部材６には、リング部６ａの外周側角部にテーパ面６１が形成されている。このテーパ面６１は、シール部材６の加工性向上のために設けられている。一方、シール嵌合穴２０の底部側にも、テーパ面６１に対向する位置にテーパ面２００が形成されている。説明は省略するが、ヘッダ５ａ，５ｃ，５ｄにおいても、ヘッダ５ｂの場合と同様にシール部材６のテーパ面６１およびシール嵌合穴２０のテーパ面２００が設けられている。

シール部材６に扁平管４ａを挿入すると、シール部材６が外周側に圧縮されると共に、シール部材６が位置決め部２０ｂに押圧される。その場合、図１４に示すように、シール部材６のテーパ面６１に対向するようにテーパ面２００をシール嵌合穴２０に形成することで、シール部材６のテーパ面６１はテーパ面２００から反力を受けることになる。そのような反力を受けることで、扁平管４ａの端部にシール部材６が保持され、液圧の影響によるシール部材６のシール嵌合穴２０からの離脱を防止することができる。

以上説明した本発明の実施の形態および変形例によれば、以下の作用効果を奏する。

（Ｃ１）図２，１０等に示すように、電力変換装置１は、半導体素子を内蔵したパワーモジュール２と、冷却液が流れる扁平管４ａと、扁平管４ａの両端にそれぞれ装着され、該扁平管４ａをパワーモジュールに熱的に接触するように保持する一対のヘッダ５ａ，５ｂと、を備える。そして、ヘッダ５ａ，５ｂは、扁平管４ａの端部が挿入されるシール嵌合穴２０と、扁平管４ａの外周面とシール嵌合穴２０の内周面との隙間を水密封止するためのシール部材６と、シール嵌合穴２０に連通する冷却液流路としての連通孔２１、挿入穴１４とを有し、シール部材６はシール嵌合穴２０に装着され、扁平管４ａの外周面とシール嵌合穴２０の内周面との隙間を水密封止するリング部６ａと、シール嵌合穴２０の開口側においてヘッダ５ａ，５ｂに対して扁平管挿入方向に当接する突出部６ｂとを有する。

図１０に示すように、ヘッダ５ａに形成された段差部２０ａの底面にシール部材６の突出部６ｂが当接するので、シール部材６のリング部６ａに扁平管４ａを挿入した際に、突出部６ｂが段差部２０ａの底面から挿入方向と反対方向の反力を受ける。その結果、シール部材６の扁平管挿入方向への位置ずれや巻き込みを防止することができる。

（Ｃ２）上記（Ｃ１）において、シール嵌合穴２０に装着されたシール部材６に当接して、シール嵌合穴２０の開口側への移動を阻止する阻止部をさらに備える。例えば、図１０に示すように、阻止部としての押さえ板２２をヘッダ５ｂに固定して、シール部材６の開口側端面に当接させる。押さえ板２２（阻止部）を設けることにより、冷却液の液圧によるシール部材６のシール嵌合穴２０からの離脱を防止することができる。

（Ｃ３）上記（Ｃ２）において、図１１等に示すように、阻止部は、シール嵌合穴２０に挿入された扁平管４ａの先端であって、シール部材６は、扁平管４ａの先端とシール嵌合穴２０の底部である位置決め部２０ｂとの間に挟持される内周側凸部６ｅを備える。扁平管先端と位置決め部２０ｂとの間に内周側凸部６ｅを挟持することで、液圧がかかったときのシール部材６のシール嵌合穴２０からの離脱を防止できる。

（Ｃ４）上記（Ｃ２）において、図１３等に示すように、阻止部は、扁平管４ａの外周面に形成された段差４０であり、段差４０は、シール嵌合穴２０に挿入される扁平管４ａの挿入部４２の外周面から突出するように形成されて、シール部材６の開口側端面に当接する。シール部材６の開口側端面に当接する段差４０によって、液圧がかかったときのシール部材６のシール嵌合穴２０からの離脱を防止できる。

（Ｃ５）上記（Ｃ２）において、図１２等に示すように、阻止部は、ヘッダ５ｂに形成されてシール嵌合穴２０の開口側に突出する張出部５０であり、シール嵌合穴２０に装着されたシール部材６の端面に当接することで、液圧がかかったときのシール部材６のシール嵌合穴２０からの離脱を防止する。

（Ｃ６）上記（Ｃ１）または（Ｃ２）において、図８，９等に示すように、シール部材６は、扁平管４ａの外周を一周するリング部６ａと、リング部６ａの外周面から突出するように一周に亘って形成された第１の封止部としての凸部６ｃと、リング部６ａの内周面から突出するように一周に亘って形成された第２の封止部としての凸部６ｄと、リング部６ａの外周面から突出するように形成された当接部としての突出部６ｂを有する。封止部を、リング部６ａの内外周面から突出する凸部６ｃ，６ｄとしたので、扁平管４ａをシール部材６に挿入したときの圧縮力が凸部６ｃ，６ｄに集中し、凸部６ｃ，６ｄによる水密性の向上を図ることができる。

（Ｃ７）上記（Ｃ１）または（Ｃ２）において、図１～４等に示すように、パワーモジュール２を挟持するように設けられた第１の扁平管４ｂおよび第２の扁平管４ａを備え、一対のヘッダのそれぞれは、第１の扁平管４ｂの端部に装着される第１のヘッダ５ｄ（５ｃ）と、第２の扁平管４ａの端部に装着されると共に第１のヘッダ５ｄ（５ｃ）に積層される第２のヘッダ５ｂ（５ａ）とを有し、第１のヘッダ５ｄ（５ｃ）には、該第１のヘッダ５ｄ（５ｃ）の冷却流路と連通する貫通孔１５５が形成されると共に外周にＯリング１７が装着され、積層方向に突出する軸部１５が設けられ、第２のヘッダ５ｂ（５ａ）には、該第２のヘッダ５ｂ（５ａ）の冷却流路と連通し、軸部１５が積層方向に挿入される挿入穴１４が設けられている。

このように、ヘッダ５ｂの挿入穴１４に対してヘッダ５ｄの軸部１５を積層方向に挿入する構造としているので、パワーモジュール２の厚さ寸法（ｚ方向の寸法）にばらつきがあった場合でも、その寸法ばらつきを軸部１５の挿入量によって吸収することができ、Ｏリング１７により水密性が確保される。

（Ｃ８）上記（Ｃ３）において、図１４等に示すように、シール部材６には、シール嵌合穴２０の底部である位置決め部２０ｂとの対向領域に第１のテーパ面６１が形成され、シール嵌合穴２０には、第１のテーパ面６１と対向して第２のテーパ面２００が形成されている。そのため、シール部材６に扁平管４ａを挿入するとシール部材６が位置決め部２０ｂに押圧され、シール部材６のテーパ面６１はテーパ面２００から反力を受ける。その反力によって、扁平管４ａの端部にシール部材６が保持され、液圧の影響によるシール部材６のシール嵌合穴２０からの離脱を防止することができる。

以上説明した各実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上述した実施形態では、パワーモジュール２の表裏両面に扁平管を配置する構成の電力変換装置１を例に説明したが、パワーモジュール２の一方の面にした放熱面が無い構成の場合には、その放熱面の側にのみに扁平管が設けられる。

さらに、本発明は電気自動車あるいはハイブリッド自動車のみならず、鉄道車両、航空機、船舶などの移動体用の電力変換装置にも適用可能である。

１…電力変換装置、２…パワーモジュール、４ａ，４ｂ…扁平管、５ａ～５ｃ…ヘッダ、６…シール部材、６ａ…リング部、６ｂ…突出部、６ｃ，６ｄ…凸部、６ｅ…内周側凸部、９，１７…Ｏリング、１４…挿入穴、１５…軸部、２０…シール嵌合穴、２０ａ…段差部、２０ｂ…位置決め部、２０ｃ…内周面、２０ｄ…溝部、２１…連通孔、２２…押さえ板、４０…段差、４２…挿入部、５０…張出部、６１，２００…テーパ面、１５５…貫通孔

Claims (9)

1. 半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、
   冷却液が流れる扁平管と、
   前記扁平管の両端にそれぞれ装着され、該扁平管を前記半導体モジュールに熱的に接触するように保持する一対のヘッダと、を備え、
   前記ヘッダは、前記扁平管の端部が挿入される挿入穴と、前記扁平管の外周面と前記挿入穴の内周面との隙間を水密封止するためのシール部材と、前記挿入穴に連通する冷却液流路とを有し、
   前記シール部材は前記挿入穴に装着され、前記隙間を水密封止する封止部と、前記挿入穴の開口側において前記ヘッダに対して扁平管挿入方向に当接する当接部とを有する、電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置において、
   前記挿入穴に装着されたシール部材に当接して、前記挿入穴の開口側への移動を阻止する阻止部をさらに備える、電力変換装置。
3. 請求項２に記載の電力変換装置において、
   前記阻止部は、前記ヘッダに固定されて前記シール部材の前記開口側の端面に当接する押さえ板である、電力変換装置。
4. 請求項２に記載の電力変換装置において、
   前記阻止部は、前記挿入穴に挿入された前記扁平管の先端であって、
   前記シール部材は、前記先端と前記挿入穴の底部との間に挟持される被挟持部を備える、電力変換装置。
5. 請求項２に記載の電力変換装置において、
   前記阻止部は、前記扁平管の外周面に形成された段差であり、
   前記段差は、前記挿入穴に挿入された前記扁平管の前記端部の外周面から突出するように形成されて、前記シール部材の前記開口側の端面に当接する、電力変換装置。
6. 請求項２に記載の電力変換装置において、
   前記阻止部は、前記ヘッダに形成されて前記挿入穴の開口側に突出する突出部であり、前記挿入穴に装着された前記シール部材の端面に当接する、電力変換装置。
7. 請求項１または２に記載の電力変換装置において、
   前記シール部材は、
   前記扁平管の外周を一周するリング状の柱状体と、
   前記柱状体の外周面から突出するように一周に亘って形成された第１の前記封止部と、
   前記柱状体の内周面から突出するように一周に亘って形成された第２の前記封止部と
   前記柱状体の外周面から突出するように形成された前記当接部とを有する、電力変換装置。
8. 請求項１または２に記載の電力変換装置において、
   前記半導体モジュールを挟持するように設けられた第１の扁平管および第２の扁平管を備え、
   前記一対のヘッダのそれぞれは、前記第１の扁平管の端部に装着される第１のヘッダと、前記第２の扁平管の端部に装着されると共に前記第１のヘッダに積層される第２のヘッダとを有し、
   前記第１のヘッダには、該第１のヘッダの冷却流路と連通する貫通孔が形成されると共に外周にＯリングシールが装着され、積層方向に突出する軸部が設けられ、
   前記第２のヘッダには、該第２のヘッダの冷却流路と連通し、前記軸部が積層方向に挿入される穴部が設けられている、電力変換装置。
9. 請求項４に記載の電力変換装置において、
   前記シール部材には、前記挿入穴の底部との対向領域に第１のテーパ面が形成され、
   前記挿入穴には、前記第１のテーパ面と対向して第２のテーパ面が形成されている、電力変換装置。