JP4983959B2 - スイッチング電源 - Google Patents
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Description
また、ボルト990を螺合するための雌螺子部98(図17参照)を収納ケース92に形成する必要があるため、収納ケース92が大型化しやすいという問題もあった。
さらに、水路カバー94をボルト990で締結する工程や、水路カバー94と収納ケース92との間にシール部材99を介在させる工程が必要となり、製造工数が増えるという問題があった。
該電子部品を収納する収納ケースと、
該収納ケースと一体的に形成され、上記電子部品を載置する台座部と、
該台座部内を貫通し、上記収納ケースの外壁面に少なくとも2箇所開口するとともに、上記台座部に載置された上記電子部品を冷却する冷媒が流れる冷媒流路とを有することを特徴とするスイッチング電源にある(請求項1)。
本発明では、電子部品を載置する台座部と、収納ケースとを一体的に形成し、この台座部に冷媒流路を貫通形成した。これにより、冷媒流路を形成するにあたって、部品点数を減らすことができると共に、収納ケースの小型化を図ることができる。
すなわち、例えば、収納ケース92(図16参照)と水路カバー94を組み合わせて冷媒流路を形成する場合と比較して、水路カバーやボルト等が必要なくなり、部品点数を減らすことが可能になる。
また、ボルトを螺合するための雌螺子部も収納ケースに形成する必要ないため、収納ケースを小型化できる。
さらに、冷媒流路が収納ケースと一体化された台座部を貫通する状態で形成されている。このため、収納ケースの外形形状は、凹凸なしの形状となるので、スイッチング電源を搭載する際に、搭載性自由度が向上する。また、冷媒流路を形成するにあたって別部材を組み付ける必要がない。すなわち、例えば、水路カバーを収納ケースに接続する等の工程を行わなくてすむ。そのため、スイッチング電源の製造工数を減らすことができる。
また、上記収納ケースと上記台座部とは、鋳造により互いに一体成型されたものであることが好ましい。鋳造を用いることで、収納ケースと台座部、並びに冷媒流路を一体にして製造が可能であり、部品点数を削減し、構成を簡素にできる。
本発明において、上記冷媒流路は、上記台座部内を貫通する主流路と、該主流路に交差する方向に延び、該主流路の両端部の間において該主流路に連結すると共に一端が上記収納ケースの上記外壁面に開口する副流路とを備え、上記主流路の両端部のうち一方の端部に蓋が取り付けられ、他方の端部と上記副流路との間を上記冷媒が流れるよう構成されていることが好ましい(請求項2)。
このようにすると、スイッチング電源の設計自由度を高めることができる。すなわち、主流路のみを有する場合は、その主流路の一方の端部を冷媒の導入口とし、他方の端部を冷媒の導出口としなければならず、これら導入口および導出口の位置を自由に変更できない。しかしながら、上記構成にすれば、主流路の両端部の間の任意の位置に副流路を形成できるため、冷媒の導入口または導出口のうち、少なくとも一方の位置を自由に決定することができる。
このようにすると、スイッチング電源の設計自由度を更に高めることができる。すなわち、上記構成にすれば、一方の副流路を冷媒の導入口にし、他方の副流路を冷媒の導出口にすることができる。主流路の両端部の間の任意の位置に副流路を形成することができるため、冷媒の導入口と導出口の位置を自由に決定することが可能になる。
このようにすると、冷媒の圧力損失を下げることができる。すなわち、仮に、第1側面(図15参照)と第2側面との、副流路の突出方向における位置が一致していなかったとすると、主流路のうち、第2側面を含む部分の中で冷媒の渦が発生し、圧力損失が高くなりやすい。しかしながら、上記構成にすると、主流路のうち、第2側面を含む部分に冷媒が溜まりやすくなる。そのため、この部分に新たに冷媒が入りにくくなり、主流路から下流側の副流路へ向かって冷媒がスムーズに流れるようになる。そのため、冷媒の圧力損失を下げることができる。
主流路の断面積は、大きい方が冷媒が流れる際に発生する圧力損失が小さくなり、かつ、冷却効率が高くなる。一方、副流路の断面積は、大きくした方が冷媒の圧力損失を低減できるが、主流路上部に電子部品を配置する場合には、電子部品の冷却効率へ与える影響は少ない。また、副流路の断面積は、そこに接続するパイプ等の径を大きくする必要があり、汎用パイプを使えなくなる等の背反が発生する。副流路の断面積は接続するパイプ等の径に合せて、主流路の断面積を拡大することにより、冷媒の圧力損失を低減でき、かつ、電子部品の冷却効率を高めることができる。
このようにすると、1個の収納ケース内に2個のスイッチング回路を構成できる。また、それぞれのスイッチング回路を構成する電子部品を、1個の冷媒流路で冷却することができる。これにより、収納ケースと冷媒流路の数を減らすことができ、スイッチング電源の製造コストを削減することが可能になる。また、冷媒流路の蓋が電子部品を搭載する面には無いため、蓋と収納ケース間のシール部から冷媒が漏れた場合でも、電子部品搭載面には冷媒が流れ込まず、スイッチング電源外部に流出するため、スイッチング電源内部での電子部品破壊等は発生しない。
本発明の実施例にかかるスイッチング電源につき、図1〜図5を用いて説明する。
図1に示すごとく、本例のスイッチング電源1は、スイッチング回路13を構成する電子部品2を備える。電子部品2は、収納ケース3に収納されている。また、電子部品2を載置する台座部4が、収納ケース3と一体的に形成されている。そして、冷媒流路5が、台座部4内を貫通し、収納ケース3の外壁面30に少なくとも2箇所開口するように形成されている。また、台座部4に載置された電子部品2を冷却する冷媒10が、冷媒流路5を流れる。
以下、詳説する。
鋳型8aは、収納ケース3の収納空間31に対応する形状の凸部81を有する。また、鋳型8b,8cは、柱状部82,83を有する。鋳型8b,8cを組み合わせると、柱状部82,83が接合し、これが冷媒流路5に対応する部分となる。なお、柱状部82を柱状部83と統合し、1つの柱状部で鋳型を構成することも可能である。また、鋳造部82,83の形状は、円柱状で図示しているが、搭載される電子部品の形状に合せて、異形状にすることも可能である。
発熱量が大きい電子部品2aは、例えばスイッチング素子を内蔵した半導体モジュールである。また、発熱量が少ない電子部品2bは、例えばコンデンサやリアクトルである。
本例では、電子部品2を載置する台座部4と、収納ケース3とを一体的に形成し、この台座部4に冷媒流路5を貫通形成した。これにより、冷媒流路5を形成するにあたって、部品点数を減らすことができると共に、収納ケース3の小型化を図ることができる。すなわち、例えば、収納ケース92(図16参照)と水路カバー94を組み合わせて冷媒流路93を形成する場合と比較して、水路カバー94やボルト990等が必要なくなり、部品点数を減らすことが可能になる。
また、ボルト990(図16参照)を螺合するための雌螺子部98も必要ないため、収納ケース3を小型化できる。
さらに、冷媒流路5が収納ケース3と一体化された台座部4を貫通する状態で形成されているため、冷媒流路5を形成するにあたって、別部材を組み付ける必要がない。すなわち、例えば、水路カバー94(図16参照)を収納ケース92に接続する等の工程を行わなくてすむため、スイッチング電源1の製造工数を減らすことができる。
また、発熱量が大きい電子部品2aは、半導体モジュール等であり、一般的に高さが低い。このため、冷媒流路が形成された台座上部に配置する際、高さh2と同程度の高さに調整することが可能である。これより、スイッチング電源内のデッドスペースを低減でき、スイッチング電源の小型化が可能である。
本例は、冷媒流路5の形状を変更した例である。図7に示すごとく、本例における冷媒流路5は、主流路50と副流路51とからなる。主流路50は、台座部4内を貫通している。また、副流路51は、主流路50に交差する方向に延び、主流路50の両端部6a,6bの間において主流路50に連結すると共に一端が収納ケース3の外壁面30に開口している。そして、主流路50の両端部6a,6bのうち一方の端部6aに蓋7が取り付けられ、他方の端部6bと副流路51との間を冷媒10が流れるよう構成されている。
本例においても、収納ケース3と台座部4とを鋳造により一体成型している。すなわち、図6に示すように複数個の鋳型8d〜8fを組み合わせ、この鋳型8の中に溶融した金属を流し込む。そして、冷却して金属が固化した後に鋳型を図6の矢印方向に引き抜く。
また、冷媒10が流れる方向に垂直な方向における、副流路の断面積は、主流路の断面積よりも小さい。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
上記構成にすると、スイッチング電源1の設計自由度を高めることができる。すなわち、主流路50のみを有する場合は、主流路50の一方の端部6aを冷媒の導入口とし、他方の端部6bを冷媒の導出口としなければならず、これら導入口および導出口の位置を自由に変更できない。しかしながら、本例のようにすれば、図7に示すごとく、主流路50の両端部6a,6bの間の任意の位置に副流路51を形成できるため、冷媒の導入口または導出口のうち、少なくとも一方の位置を自由に決定することができる。
また、副流路の断面積は接続するパイプ等の径に合せて、主流路の断面積を拡大することにより、冷媒の圧力損失を低減でき、かつ、電子部品の冷却効率を高めることができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を備える。
本例は、冷媒流路5の形状を変更した例である。図8に示すごとく、本例における冷媒流路5は、主流路50と一対の副流路51a,51bとからなる。主流路50は、台座部4内を貫通している。また、一対の副流路51a,51bは、主流路50に交差する方向に延び、主流路50の両端部6a,6bの間において主流路50に連結すると共に一端が収納ケース3の外壁面30に開口している。そして、主流路50の両端部6a,6bに蓋7が取り付けられ、一方の副流路51aと、主流路50と、他方の副流路51bとに冷媒10が流れるよう構成されている。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
上記構成にすると、スイッチング電源1の設計自由度を更に高めることができる。すなわち、上述のようにすれば、一方の副流路51aを冷媒の導入口にし、他方の副流路51bを冷媒の導出口にすることができる。主流路50の両端部6a,6bの間の任意の位置に副流路51a,51bを形成することができるため、冷媒の導入口と導出口の位置を自由に決定することが可能になる。
その他、実施例1と同様の作用効果を備える。
本例は、冷媒流路5の形状を変更した例である。図9に示すごとく、本例における冷媒流路5は、主流路50と、一対の副流路51a,51bからなる。主流路50の一方の端部6aに蓋7aが取り付けられている。また、主流路50の他方の端部6bから、一方の端部6a側に寄った位置に他方の蓋7bが取り付けられている。そして、一対の副流路51a,51bは、蓋7a,7bの間において主流路50に連結している。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
上記構成にすると、台座部4のうち、蓋7aから蓋7bの間に対応する部分にのみ電子部品2を載置している場合に有効である。本例では、副流路51bに寄った位置に蓋が取り付けられているため、流路内に介在する冷媒の容量を低減することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を備える。
本例は、冷媒流路5の形状を変更した例である。図10に示すごとく、本例における一対の副流路51a,51bはそれぞれ同一方向に延びている。そして主流路50は、一対の副流路51a,51bが連結した側の側面に、一対の副流路51a,51bの間に位置する第1側面53aと、下流側の副流路51bに関して第1側面53aの反対側に位置する第2側面53bとを有する。第1側面53aと第2側面53bとは、副流路51a,51bの延出方向Xにおける位置が一致している。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
上記構成にすると、冷媒10の圧力損失を下げることができる。すなわち、仮に、図15の比較例に示すごとく、第1側面86aと第2側面86bとの、副流路51の突出方向xにおける位置が一致していなかったとすると、主流路84のうち、第2側面86aを含む部分840内で冷媒81の渦が発生し、圧力損失が高くなりやすい。しかしながら、本例のようにすると、図10に示すごとく、主流路50のうち、第2側面53bを含む部分50aに冷媒10が溜まりやすくなる。そのため、この部分50aに新たに冷媒10が入りにくくなり、主流路50から下流側の副流路51bへ向かって冷媒10がスムーズに流れる。これにより、冷媒10の圧力損失を下げることができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を備える。
本例は、収納ケース3の形状を変更した例である。図11に示すごとく、本例では、台座部4の、冷媒流路5を挟んだ両主面40a,40bにそれぞれ別の電子部品2c,2dが載置されている。そして、台座部4の一方の主面40aに載置された電子部品2cと、他方の主面40bに載置された電子部品2dとが各々別のスイッチング回路13a,13bを構成している。
その他、実施例1と同様の構成を備える。
上記構成にすると、1個の収納ケース3内に2個のスイッチング回路13a,13bを構成できる。また、それぞれのスイッチング回路13a,13bを構成する電子部品2c,2dを、1個の冷媒流路5で冷却することができる。これにより、収納ケース3と冷媒流路5の数を減らすことができ、スイッチング電源1の部品点数を削減し、小型化を実現することが可能になる。また、冷却流路の蓋が電子部品を搭載する面には無いため、蓋と収納ケース間のシール部から冷媒が漏れた場合でも、電子部品搭載面には冷媒が流れ込まず、スイッチング電源外部に流出するため、スイッチング電源内部での電子部品破壊等は発生しない。
本例は、収納ケース3および主流路50の形状を変更した例である。図12、図13に示すごとく、本例では、電子部品2を載置する領域に凹部300を形成した。また、図14に示すごとく、主流路50の断面形状を半円状にした。すなわち、電子部品2に近い側を平面500aとし、反対側を円弧状面500bとした。
このようにすると、電子部品2と主流路50間の、収納ケース3の厚さdを薄くでき、かつ電子部品2を広範囲に冷却できる。そのため、電子部品2の放熱性を向上できる。また、凹部300を形成することで、収納ケース3内のスペースを有効利用でき、スイッチング電源1を小型化できる。本例では、主流路50の形状を半円状としているが、発熱部品、並びに他部品の制約等により、異形状にすることも可能である。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を有する。
2 電子部品
3 収納ケース
30 外壁面
4 台座部
5 冷媒流路
50 主流路
51 副流路
52 副流路
6 (主流路の)端部
7 蓋
Claims (6)
- スイッチング回路を構成する電子部品と、
該電子部品を収納する収納ケースと、
該収納ケースと一体的に形成され、上記電子部品を載置する台座部と、
該台座部内を貫通し、上記収納ケースの外壁面に少なくとも2箇所開口するとともに、上記台座部に載置された上記電子部品を冷却する冷媒が流れる冷媒流路とを有することを特徴とするスイッチング電源。 - 請求項1において、上記冷媒流路は、上記台座部内を貫通する主流路と、該主流路に交差する方向に延び、該主流路の両端部の間において該主流路に連結すると共に一端が上記収納ケースの上記外壁面に開口する副流路とを備え、上記主流路の両端部のうち一方の端部に蓋が取り付けられ、他方の端部と上記副流路との間を上記冷媒が流れるよう構成されていることを特徴とするスイッチング電源。
- 請求項1において、上記冷媒流路は、上記台座部内を貫通する主流路と、該主流路に交差する方向に延び、該主流路の両端部の間において該主流路に連結すると共に一端が上記収納ケースの上記外壁面に開口する一対の副流路とを備え、上記主流路の両端部に蓋が取り付けられ、一方の上記副流路と、上記主流路と、他方の上記副流路とに上記冷媒が流れるよう構成されていることを特徴とするスイッチング電源。
- 請求項3において、上記一対の副流路はそれぞれ同一方向に延びており、上記主流路は、上記一対の副流路が連結した側の側面に、該一対の副流路の間に位置する第1側面と、下流側の上記副流路に関して上記第1側面の反対側に位置する第2側面とを有し、上記第1側面と上記第2側面とは、上記副流路の延出方向における位置が一致していることを特徴とするスイッチング電源。
- 請求項2〜請求項4のいずれか1項において、上記副流路にて、冷媒が流れる方向に対して垂直面となる断面積は、上記主流路の断面積よりも小さいことを特徴とするスイッチング電源。
- 請求項2〜請求項5のいずれか1項において、上記台座部の、上記冷媒流路を挟んだ両主面にそれぞれ別の上記電子部品が載置されており、上記台座部の一方の主面に載置された上記電子部品と、他方の主面に載置された上記電子部品とが各々別の上記スイッチング回路を構成していることを特徴とするスイッチング電源。
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